DE735647C

DE735647C - Electric circuit breaker with arc extinguishing by a flowing extinguishing agent

Info

Publication number: DE735647C
Application number: DEL104896D
Authority: DE
Inventors: Robert Paxton
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1940-07-17
Filing date: 1941-07-17
Publication date: 1943-05-20
Also published as: US2298838A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Stromunterbrecher mit Lichtbogenlöschung durch ein von außen . zugeführtes strömendes Löschmittel, beispielsweise Druck- - gas. ■ " ..The invention relates to an electric circuit breaker with arc extinguishing by an outside. supplied flowing extinguishing agent, for example compressed gas. ■ "..

Aufgabe der Erfindung· ist es, ein übermäßiges Verlängern des Lichtbogens und damit einen sehr hohen Anstieg der Lichtbogenenergie zu. vermeiden. Die Verlängerung des Lichtbogens hängt nun von der. Stärke des Löschmittelstromes ab. Macht man den Löschmittelstrom jedoch schwächer,, so wird . die Löschwirkung vermindert. Durch die Erfindung gelingt es aber, bei. Anwendung eines 15. schwächeren Löschmittelstromes, . welcher • keine übermäßige Längung des Lichtbogens hervorruft, eine wirksame Lichtbogenlöschung dadurch zu erreichen,· daß einer ununter- - brochenen Löschmittelströinung eine unterjio brochene überlagert wird. Der Lichtbogen wird dadurch zusätzlichen Druckstößen ausgesetzt, die, ohne eine entsprechende Lichtbogenverlängeirung hervorzurufen, die Löschung günstig beeinflussen. The object of the invention is to provide an excessive Lengthening the arc and thus a very high increase in the arc energy to. avoid. The extension of the arc now depends on the. Strength of Extinguishing agent stream. However, if the extinguishing agent flow is weaker, it becomes . the extinguishing effect is reduced. However, the invention succeeds in. Application of a 15. weaker extinguishing agent flow,. which • does not cause excessive elongation of the arc causes effective arc extinction by the fact that an uninterrupted - Broken extinguishing agent flow a subjio broken is superimposed. The arc is thereby exposed to additional pressure surges, which, without causing a corresponding arc extension, favorably influence the extinction.

Es; ist zwar schon bekannt, bei elektrischen Schaltern den Löschmittelstrom völlig zu unterbrechen und wieder ansteigen zu lassen. Demgegenüber fällt jedoch bei der Erfindung das" völlige Aufhören der Strömung fort, so daß der Lichtbogen" stets unter der Einwirkung des Löschmittelstromes steht.It; is already known to completely shut off the extinguishing agent flow in electrical switches interrupt and let it rise again. In contrast, however, falls in the invention the "complete cessation of the flow continues, so that the arc" is always under the action of the extinguishing agent flow.

Nach der weiteren Erfindung wird die Anordnung so getroffen, daß in der Zuführungsleitung für das Löschmittel zum Schalter ein Regelventil eingebaut ist, weiches eine >dauernd offene . Durchfiußöfrnung und mehrere kleine sich abwechselnd öffnende und schließende DuTchßußöffnungen aufweist. Dabei kann das Regelventil zwei gegeneinander bewegliche Segmente mit Bohrungen besitzen,According to the further invention, the arrangement made so that in the supply line for the extinguishing agent to the switch Control valve is installed, which is> permanently open. Flow opening and several has small alternating opening and closing DuTchßußöffnungen. Included the control valve can have two mutually movable segments with holes,

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die während der Bewegung· des beweglichen Segmentes mehrmals zur Deckung kommen. Das bewegliche Segment, wird zweckmäßig mittels eines Flügels angetrieben, der von dem Löschmittel beaufschlagt wird. An Stelle von Segmenten lassen sich aber'auch drehbar ineinander angeordnete, mit Bohrungen versehene Zylinder benutzen, wobei der Antrieb vorzugsweise auf mechanischem Wege durch ίο die Schaltbewegung bewirkt wird.those during the movement · of the movable Segment come to cover several times. The moving segment becomes expedient driven by means of a wing, which is acted upon by the extinguishing agent. Instead of However, segments can also be rotatably arranged one inside the other and provided with bores Use cylinders, whereby the drive is preferably effected mechanically by ίο the switching movement.

Die Erfindung .wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert.The invention .will be explained in more detail below with reference to the drawing.

Fig. ι zeigt in schemiatischer Darstellung,Fig. Ι shows in a schematic representation,

die teilweise im Schnitt gehalten ist, einen elektrischen Stromunterbrecher gemäß der Erfindung. In Fig. 2 ist in vergrößertem Maßstabe das Regelventil des Schalters im Schnitt dargestellt. Fig. 3 veranschaulicht die Erfindung an einem Diagramm. Diepartially in section, an electrical circuit breaker according to FIG Invention. In Fig. 2, the control valve of the switch is in an enlarged scale Section shown. 3 illustrates the invention using a diagram. the

so Fig. 4 und 5 zeigen eine andere Ausführung des Regelventils.so Figs. 4 and 5 show another embodiment of the control valve.

Die Erfindung wird zwar im folgenden an einem Schalter mit Querbeblasung des Lichtbogens erklärt, es ist jedocti selbstverständ-Hch, daß sie bei anders gearteten ,Schaltern mit demselben Erfolg anwendbar ist.The invention is applied in the following to a switch with cross blowing of the arc declares that it goes without saying, that it can be used with different types of switches with the same success.

Der dargestellte Schalter enthält einen festen Kontakt 11 und einen beweglichen Kontakt 12. Bei der Kontakttrennung wird ein Lichtbogen in der Lichtbogenkammer 13 gezogen. An die Kontakte sind die. Leitungen 14 und 15 angeschlossen. Der feste Kontakt besteht aus unter Federdruck stehenden Kontaktfingern ii^e und längeren Lichtbogenansiatzfingern 11'. Der feste Kontakt besitzt ein Lichtbogenansatzstück 12', so daß bei der Kontdrt'trenniung zwischen den Kontaktteilen n' und 12' der Abschaltlichtbogen entsteht. Unmittelbar nach der Kontakttrennung wird, der eine Lichtbogenfußpunkt durch einen durch die Leitung 16 zugeführten Löschmittel- bzw. Luftstrom von den Fingern 11' auf den Kontakt 11" getrieben, der mit einer Auflage aus besonders lichtbogenfestem Werkstoff versehen ist. Der Blasstrom der Leitung 16 treibt den Lichtbogen in die Kammer 13 gegen die Kanten mehrerer Wände 17, welche quer zum Lichtbogenpfad angeordnet sind.The switch shown contains a fixed contact 11 and a movable contact 12. When the contacts are separated, an arc is drawn in the arc chamber 13. The contacts are. Lines 14 and 15 connected. The fixed contact consists of spring-loaded contact fingers ii ^e and longer arc attachment fingers 11 '. The fixed contact has an arc extension piece 12 ', so that the switch-off arc arises when the contact parts n' and 12 'occur. Immediately after the contact separation, the one arc root point is driven by a flow of extinguishing agent or air supplied through the line 16 from the fingers 11 'to the contact 11 ", which is provided with a layer of particularly arc-resistant material. The blowing flow of the line 16 drives the arc into the chamber 13 against the edges of a plurality of walls 17 which are arranged transversely to the arc path.

Der dargestellte Schalter ist mit einem Druckmittelantrieb ausgerüstet. In dem Antriebszylinder'18 ist der Antriebskolben 19 untergebracht, welcher über die Stange 20 an den auf der Welle 22 gelagerten Hebel 21 angeschlossen ist. Die Welle 22 trägt außerdem einen Arm 23 aus Isoliermaterial, welcher an den beweglichen Schaltköntakt angreift. Auf der Zeichnung ist ein einphasiger Schalter dargestellt. Bei mehrphasigen Schaltern kann die Anordnung so getroffen sein, daß auf der "' Welle 22 mehrere Arme 23 für den Antrieb der" verschiedenen beweglichen Kontakte sitzen. Der Arm 23 ist mit einem Stift 24 versehen, der in das am äußeren Endendes beweglichen Kontaktes befestigte Glied 25 eingreift. Das Glied 25 gleitet auf einem Stangenpaar 26, von dem nur die eine Stange sichtbar ist, während die andere durch die sichtbare verdeckt wird. Wird der Arm 23 gegen den Uhrzeigersinn gedreht, so wird der Schalter ausgeschaltet. Wird er im Uhrzeigersinn gedreht, so erfolgt die Einschaltung des Schalters. Das Glied 25 und die Stangen 26 stellen eine Art Kreuzkopfantrieb für den beweglichen Kontakt 12 dar. Die Antriebsluft und die Blasluft des Schalters ist in dem Behälter 27 aufgespeichert. Die Blasluft wird dem Schalter über das Steuerventil, die Leitung i6^a, das Regelventil 29 und die Leitung 16 zugeführt. Das Steuerventil wird normalerweise durch die Feder 30 in der Schließstellung gehalten. Es wird durch den Magnet 31 !betätigt.The switch shown is equipped with a pressure medium drive. The drive piston 19, which is connected via the rod 20 to the lever 21 mounted on the shaft 22, is accommodated in the drive cylinder 18. The shaft 22 also carries an arm 23 made of insulating material which engages the movable switch contact. A single-phase switch is shown in the drawing. In the case of multi-phase switches, the arrangement can be made such that a plurality of arms 23 for driving the various movable contacts are seated on the "'shaft 22. The arm 23 is provided with a pin 24 which engages the member 25 attached to the outer end of the movable contact. The link 25 slides on a pair of rods 26, of which only one rod is visible, while the other is hidden by the visible one. If the arm 23 is rotated counterclockwise, the switch is turned off. If it is turned clockwise, the switch is switched on. The link 25 and the rods 26 represent a type of cross-head drive for the movable contact 12. The drive air and the blown air of the switch is stored in the container 27. The blown air is fed to the switch via the control valve, line i6 ^a , control valve 29 and line 16. The control valve is normally held in the closed position by the spring 30. It is actuated by the magnet 31!

Der Behälter 27 ist weiter über ein umsteuerbares. Ventil 32 an die beiden Kolbenseiten des Antriebszylinders angeschlossen. Für den Einschaltvorgang wird die Antriebsluft dem Antrieb durch die Leitung 33 und für den Ausschaltvorgang durch die Leitung 34 zugeführt. Das Ventil 32 ist so gebaut, daß stets die nicht beaufschlagte Kolbenseite des Antriebszylinders 18 mit der Außenluft verbunden ist. Die Federanordnung 36 hält das Ventil 32 in der in Fig. 1 dargestellten Schließstellung. Zum Einschalten des Schalters wird das Ventil 32 mittels des MagnetsThe container 27 is also reversible. Valve 32 on both sides of the piston of the drive cylinder connected. For the switch-on process, the drive air is fed to the drive through line 33 and fed through line 34 for the switch-off process. The valve 32 is constructed so that the piston side of the drive cylinder 18, which is not acted upon, is always exposed to the outside air connected is. The spring arrangement 36 holds the valve 32 in the position shown in FIG. 1 Closed position. To switch on the switch, the valve 32 is activated by means of the magnet

37 und zum Ausschalten mittels des Magnets 37 and for switching off by means of the magnet

38 betätigt.38 actuated.

Um eine übermäßige Längung des Lichtbogens zu verhindern und ein Schwingen des Lichtbogens und seiner Fußpunkte hervorzurufen, ist das Regelventil 29 vorgesehen. Es ist in Fig. 2 in seinen Einzelheiten dargestellt. Es ist in dem Gehäuse 40 untergebracht und sitzt zwischen den Leitungen 16 und 16", von denen die Leitung 16 zur Lichtbogenkammer führt, während die Leitung x6^a vom Steuerventil 28 kommt. Die Leitung 16 besteht vorzugsweise aus Isoliermaterial, so> daß keine Gefahr besteht, daß die Ventile 28. und 29 Hochspannungspotential annehmen. In dem Ventilgehäuse 40 ist ein Flügel 41 drehbar gelagert. Dieser trägt ein Segment 42, welches mit mehreren Öffnungen 43 versehen ist. Der Flügel wird normalerweise durch die Feder 44 in der dargestellten Lage, die durch den einstellbaren Anschlag 45 begrenzt ist, gehalten.In order to prevent excessive elongation of the arc and to cause the arc and its base points to oscillate, the control valve 29 is provided. It is shown in detail in FIG. It is housed in the housing 40 and is located between the lines 16 and 16 ", of which the line 16 leads to the arc chamber while the line x6 ^a comes from the control valve 28th The conduit 16 is preferably made of insulating material, so> that there is no danger that the valves 28 and 29 assume high-voltage potential. A vane 41 is rotatably mounted in the valve housing 40. This carries a segment 42 which is provided with several openings 43. The vane is normally moved by the spring 44 in the position shown is limited by the adjustable stop 45, held.

Das Ventilgehäuse 40 ist mit einem Segment 46 versehen, welches mehrere öffnungen 12p aufweist, die mit den öffnungen 42 zusammenwirken. Wenn die öffnungen 43 und 47The valve housing 40 is provided with a segment 46 which has several openings 12p which cooperate with the openings 42. When openings 43 and 47

aufeinanderliegen, so strömt eine ,große Luftmenge durch das Ventil 29. Sind jedoch die ■ -Öffnungen'^ und 47 verdeckt, so strömt mir durch die Öffnung 48 Luft. Mittels des An-Schlages 45, der von einer drehbaren exzentrischen Scheibe gebildet wird, kann die Anordnung so» einregulieit werden, daß die Öffnungen 43 und 47. in der -dargestellten Stellung des Ventils verschlossen sind. Um die Bewegung des Flügels 41,_ der durch den· Blasstrom angetrieben wind, zu dämpfen, können geeignete Mittel vorgesehen sein. Zum Beispiel könnnen der Flügel 41 und das Gehäuse 40 kleine regulierbare Öffnungen aufweisen, so daß' die Geschwindigkeit des Flügels durch ein Luftpolster geregelt wird. Man kann j edoch auch einen Dämpf er 49 gemäß Fdg. 2 ver- »wenden. Es kann auch ein einstellbarer Abschlag 50 für die in strichpunktierten Linien dargestellte Lage des Flügels vorgesehen werden. Wenn das Ventil 28 betätigt wird, so fließt ein dauernder Luftstrom durch die Öffnung 48, der dazu ausreicht, um den Lichtbogen in die Lichtbogenkammer 13 zu treiben, jedoch, nicht, um eine übermäßige Längung des Lichtbogens zu bewirken. Zugleich wird der Flügel 41 durch die Blasluft bedeckt und dreht sich im Uhrzeigersinn, so daß die OfF- '. Bungen 43 und' 47 bald geöffnet und bald wieder geschlossen sind. Hierdurch wird ein Pulsieren des Biasstromes hervorgerufen. Der Lichtbogen wird mitsamt seinen Fußpunkten in"Schwingung¹ versetzt, so daß trotz Verhinderung einer übermäßigen Längung des Lichtbogens eine schnelle Unterbrechung bewirkt wird. Die Feder 44'muß entsprechend dem Blasdruck ausgewählt werden. Da in einem elastischen Medium, -wie Luft, Schwingungen schnell gedämpft werden, empfiehlt es sich, das Regelventil 29 so nahe wie möglich bei den· Kontakten 11 und 12 anzuordnen. Die Leitung 16 der Fig. 1 ist, daher sehr kurz ausgeführt. lie on top of one another, a large amount of air flows through the valve 29. However, if the openings 47 and 47 are covered, air flows through the opening 48. By means of the stop 45, which is formed by a rotatable eccentric disk, the arrangement can be adjusted in such a way that the openings 43 and 47 are closed in the position of the valve shown. Suitable means can be provided in order to dampen the movement of the wing 41, which is driven by the blowing stream. For example, the wing 41 and housing 40 may have small adjustable openings so that the speed of the wing is controlled by an air cushion. However, a damper 49 according to FIG. 2 can also be used. An adjustable reduction 50 can also be provided for the position of the wing shown in dash-dotted lines. When valve 28 is actuated, a steady stream of air flows through opening 48 sufficient to drive the arc into arc chamber 13, but not to cause excessive elongation of the arc. At the same time, the wing 41 is covered by the blown air and rotates clockwise so that the OfF- '. Exercises 43 and '47 will soon be open and soon closed again. This causes the bias current to pulsate. The arc and its base points are set in "oscillation ¹ ", so that a rapid interruption is brought about despite the prevention of excessive elongation of the arc. The spring 44 'must be selected according to the blowing pressure. Since in an elastic medium, such as air, oscillations quickly are attenuated, it is advisable to arrange the control valve 29 as close as possible to the contacts 11 and 12. The line 16 of FIG.

Die Kurve α der Fig. 3 veranschaulicht die frühere Art derLichtbogenbeblasung, bei welcher der Lichtbogen übermäßig in die Länge gezogen wird. DieKurve-& veranschaulicht die . Beiblasung beim erfindungsgemäßen Schalter. Anstatt das Regelventil durch die Blasluft anzutreiben, kann man es natürlich auch auf andere Art betätigen, z. B. durch die Bewegung des beweglichen Kontaktes. Ein derar tiges Ventil, welches mit 51 bezeichnet ist, ist in den Fig. 4 und 5 veranschaulicht. Es besteht aus einem darin drehbar angeordneten zweiten Zylinder 53. Der Zylinder 52 weist ein Langloch 54 zum Anschluß an die Leitung bzw. die Kammer 13 auf. Der Zylinder 53 ist" ferner-mit einem Schlitz. 55 versehen, der zu dem Langloch 54 rechtwinklig .angeordnet ist und durch den der dauernde Luftstrom bläst. . Er weist außerdem mehrere Bohrungen 56 zur Erzeugung des unterbrochenen Luftstromes auf. Der Zylinder 53 wird an die Leitung-16^e angeschlossen. Zum Antreiben des Ventils dient der Hebel 57, der an den Schaltarm 23 angeschlossen werden kann.Curve α of Figure 3 illustrates the prior art of arc blowing in which the arc is excessively elongated. The curve & illustrates the. Blowing in the switch according to the invention. Instead of driving the control valve with the blown air, it can of course also be operated in other ways, e.g. B. by the movement of the movable contact. Such a valve, denoted by 51, is illustrated in FIGS. It consists of a second cylinder 53 rotatably arranged therein. The cylinder 52 has an elongated hole 54 for connection to the line or the chamber 13. The cylinder 53 is also provided with a slot 55 which is arranged at right angles to the elongated hole 54 and through which the continuous air flow blows. It also has several bores 56 for generating the interrupted air flow the line 16 ^e . The lever 57, which can be connected to the switching arm 23, is used to drive the valve.

Claims

Patent claims:

1. Electric circuit breaker with arc extinguishing - by an outside supplied flowing extinguishing agent, for example compressed gas, with pulsating extinguishing agent flow, characterized in that, that an uninterrupted flow of extinguishing agent is superimposed on an interrupted flow.

2. Circuit breaker according to Claim 1, characterized in that the supply line a control valve is installed for the extinguishing agent to the switch, wel-. ches a permanently open flow opening and several small, alternately opening ^^ nd closing flow openings having.

3. Circuit breaker according to claim 1 and 2, characterized in that the Control valve has two mutually movable segments with bores that come to cover several times during the movement of the movable segment. '

4. circuit breaker according to claim 3, characterized in that the movable segment is by means of a wing of the blown air is driven.

5. Circuit breaker according to claim.! to 3, characterized in that on. Instead of segments rotatably nested cylinders provided with bores can be used, the drive preferably by mechanical means by the switching movement of the switch is effected.

1 sheet of drawings