DE839218C

DE839218C - Hochleistungsschalter

Info

Publication number: DE839218C
Application number: DEF4097A
Authority: DE
Inventors: Andre Guillaume; Albert Thibaudat
Original assignee: Forges et Ateliers de Constructions Electriques de Jeumont SA
Current assignee: Forges et Ateliers de Constructions Electriques de Jeumont SA
Priority date: 1950-06-09
Filing date: 1950-09-29
Publication date: 1952-05-19
Also published as: FR916847A; DE864122C; FR60380E; BE465350A; BE503343A; GB683116A; FR54495E; US2507971A; GB615749A; US2644877A

Description

Die Erfindung- bezieht sich auf Hochleistungsschalter für elektrische Stromkreise.

Die Betriebsbedingungen moderner elektrischer Netze erfordern von Leistungsschaltern und insbesotidere von Leistungsschaltern mit schneller Wiedereinschaltung ständig erhöhte Schaltleistungen und Schaltgeschwindigkeiten. Weiterhin ist es bei gewissen Hochleistungsschaltern gefährlich, eine sehr schnelle Wiedereinschaltung mit nachfolgender

ίο neuer Unterbrechung zu bewirken, und zwar deswegen, weil der letzte Vorgang womöglich in einem ungenügend regenerierten Medium erfolgt. Dieser Nachteil tritt besonders z. B. in Schaltern mit geradlinig bewegter Kontaktstange auf, welche sich stets in dem gleichen begrenzten Raum bewegt. Dies macht es zuweilen erforderlich, für die Wiedereinschaltung besondere Kontakte vorzusehen, wodurch die Schalter kompliziert und kostspielig werden und einen großen Platzbedarf haben.

Wenn andererseits ein Leistungsschalter eine sehr höhe Überlastung unterbricht, sind die elektrodynamischen Kräfte und die Wirbelbewegungen des der Lichtbogenlöschung dienenden Mediums in der Lage, die Lichtbögen zu verlängern und ihnen eine unregelmäßige Form zu geben. Dadurch werden die Wärmewirkungen unnötig* erhöht, übermäßige Kräfte auf den Schalter übertragen und sehr hohe Gegendrücke erzeugt, welche den Umlauf des die Lichtbogenlöschung bewirkenden Mediums beeinträchtigen. Weiterhin können die Lichtbögen dadurch, daß sie aus den Bahnen der beweglichen Kontakte herausbewegt werden, mehr oder weniger aus dem Wirkungsbereich des Blasstromes herauskommen, wobei sie Teile ionisieren und erhitzen,

die normalerweise kalt bleiben sollen, damit sie sich für die nachfolgende Wiedereinschaltung in einem geeigneten Zustand befinden¹.

Die Erfindung, die bei Leistungsschaltern mit zwei 5 oder mehreren in Reihe liegenden Unterbrechungsstellen Anwendung finden kann, hat insbesondere Mittel zum Gegenstand, die eine erhebliche Erhöhung der Schaltleistung und -geschwindigkeit ermöglichen und die vorgenannten Nachteile dadurch vermeiden, daß die Lichtbögen in festen Stellungen, in denen die Wirkung eines querblasenden Löschmediums am größten ist, gehalten wenden.

Diese verbesserten Führungsmittel haben gemäß der Erfindung die Form von offenen kreisförmigen Kanälen aus Isolierstoff, die den Weg der beweglichen Kontakte teilweise umschließen, wobei sie mit Auelaßöffnungen versehen und so beschaffen sind, daß der Strom des Mediums gegen diese öffnungen zweckmäßig geführt wird.

Die Löschwirkung wird weiterhin durch elastische, von dem Druck des Löschmediums abhängige Elemente erhöht, welche die Dauer der Blaswirkung des Blasstromes regeln. Die zweckmäßigste Lichtbogenlänge kann durch geeignete Wahl der Geschwindigkeit der beweglichen Kontakte erzielt werden. Die Führungsvorrichtung oder -vorrichtungen hat bzw. haben je die Form eines offenen Ringkanals aus Isolierstoff, welcher den Weg des beweglichen Kontaktes teilweise umschließt. Der Kanal oder ein Teil dieser Kanäle ist mit Austrittsöffnungen versehen und leitet das Blasmedium diesen öffnungen zu. Die Lichtbögen werden so von dem geführten Blasmittelstrom frei in einer Stellung gehalten, in welcher das Blasmittel die größte Löschwirkung hat.

In dem besonderen Fall eines Schalters mit zwei in Reihe liegenden Unterbrechungsstellen und dementsprechend zwei Lichtbogen kann jeder Lichtbogen in einem besonderen offenen Führungskanal gezogen werden, und einer dieser Kanäle ist dabei mit den vorstehend erwähnten öffnungen versehen. Der andere Kanal ist in diesem Fall nicht unbedingt erforderlich und kann fortgelassen werden.

Eine solche Anordnung ist beispielsweise in der Zeichnung dargestellt. In dieser ist

Abb. ι ein schematischer senkrechter Schnitt durch den Schalter und

Abb. 2 ein Schnitt nach Linie E-F in Abb. 1.

Die beweglichen Teile des Schalters bestehen aus einer isolierten Welle 1, die eine schräge Metallstange 2 trägt, deren Enden mit den festen doppelseitigen Kontakten 3 und 4 zusammenarbeiten, welche mit den äußeren Leitern 5 und 6 in Verbindung stehen. Die Stange 2 ist durch Hülsen oder rohrförmige Teile 2" isoliert. Das isolierte Gefäß 7 ist mit öl gefüllt, dessen Spiegel bei 8 ersichtlich ist. Innerhalb des Gefäßes befinden sich Böden 7⁰ und 7*, die nachfolgend beschrieben werden.

Bei der dargestellten Ausführungsform bewegt sich das obere Ende der Kontaktstange 2 in einem offenen, ringförmigen Führungskanal 9 (Abb. 1) in Form einer kreisförmigen Rinne, die sich in einem Isolierteil 12 befindet, welcher unterhalb des oberen Boden y^a angeordnet ist und an diesem anliegt. Dieser Führungskanal 9 hat eine gewisse Anzahl von Auslaßöffnungen 10, die öffnungen 13 in dem festen Boden 7⁰ gegenüberliegen. Es sei nun beispielsweise angenommen, daß der zwischen den unteren Kontakten 2 und 4 gebildete Lichtbogen etwas früher zur Entstehung kommt als der obere Lichtbogen zwischen den oberen Kontakten 2 und 3. Der obere Lichtbogen wird dann in einem bestimmten Augenblick einem von dem unteren Lichtbogen erzeugten Löschmittelstrom ausgesetzt. Der ölstrom wird dabei so gerichtet, daß er den oberen Lichtbogen gegen den Boden des Kanals 9 drückt, selbst wenn dessen Tiefe gering ist. Wenn man dem Kanal 9 eine geeignete Form gibt und die öffnungen 10 und 13 zweckmäßig an den Stellen anordnet, wo die Unterbrechung stattfindet, entsteht ein gerichteter, ständig fließender ölstrom, der unter den günstigsten Bedingungen die höchste Löschwirkung auf den Lichtbogen hat und eine wirksame Kühlung des Führungskanals 9 bewirkt.

Der Boden J^b am unteren Ende des Gefäßes kann auf seiner Innenseite mit einem ähnlichen Teil, wie dem Teil 12, versehen sein, und dieser Teil kann ebenfalls eine kreisförmige Rinne oder einen kreisförmigen Führungskanal entsprechend der Rinne 9, jedoch ohne Auslaßöffnungen, haben. Diese etwa vorhandene zweite Rinne kann dann zur Führung des unteren, zwischen den Kontakten 2 und 4 entstehenden Lichtbogens benutzt werden.

Unabhängig von der Art des Schalters wird, wie man sieht, wenigstens einer der Lichtbogen auf diese Weise in dem Verschiebungsweg der beweglichen Elektrode gehalten, wodurch es möglich ist, diesem Lichtbogen durch geeignete Wahl der Geschwindigkeit der beweglichen Kontakte die zweckmäßigste Länge zu geben. Weiterhin können die aufeinanderfolgenden, in Reihe liegenden Lichtbogen derart zeitlich gegeneinander versetzt werden, daß die Löschwirkung in den zweckmäßigsten Augenblicken erfolgt. Auf diese Weise wird die Lichtbogenlänge und -dauer vermindert. Andererseits kann die Wirkung des nach außen gerichteten Stromes durch bekannte elastische Mittel, welche das Auftreten übermäßiger Drücke innerhalb des Gefäßes verhindern, verlängert werden.

Höchstleistungsversuche haben gezeigt, daß durch die kombinierte Anwendung der obigen Mittel eine ganz beträchtliche Erhöhung der Schaltleistung und -geschwindigkeit erzielt wird. Andererseits werden infolge der Unbeweglichkeit der zur Löschung gebrachten Lichtbogen und des gerichteten Löschmittelstromes die heißen und ionisierten Rückstände, welche die ausgeblasenen Lichtbogen zurücklassen, sehr schnell entfernt, ohne daß sie sich mit dem umgebenden Medium mischen können. Diese beschleunigte Wiederherstellung der dielektrischen Festigkeit bildet einen wesentlichen Vorteil, insbesondere für schnelle Wiedereinrückung des Schalters.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel kommt dieser Vorteil besonders zur Geltung. Im Verlauf der ersten Unterbrechung des Stromkreises beschreibt das obere Ende der Kontaktstange 2 den in Abb. 2 mit AB bezeichneten Kreisbogen. Beim erneuten Schließen des Schalters wird von der Stange der Kröisbogen BC beschrieben, und während der zweiten Unterbrechung des Stromkreises wandert die Kontaktstange 2 in umgekehrter Richtung auf dem Kreisbogen von C nach B.

Man sieht also, daß bei den aufeinanderfolgenden Abschnitten des Wiedereinschaltungsvorganges beide Seiten der gleichen festen Kontakte sowie verschiedene Abschnitte des Führungskanals 9 ins Spiel kommen. Dadurch, daß jedesmal das von dem Lichtbogen zurückgelassene Medium schnell entfernt wird und sich somit nicht mit dem öl in der anderen Hälfte des Kanals vermischen kann, finden die Einrückung und die ganze zweite Unterbrechung stets in einem frischen Medium, d. h. unter sehr guten Bedingungen, statt. Infolgedessen ist die Schaltleistung während der zweiten Unterbrechung etwa die gleiche wie bei der ersten Unter-

»5 brechung. Dies ist gegenüber Schaltern, bei denen die Schaltleistung der zweiten Unterbrechung geringer ist, ein erheblicher Vorteil.

Die Arbeitsweise des Schalters kann verbessert werden, indem man auf der Welle 1 eine umlaufende Abdeckplatte 14 anordnet, die wahlweise nur eine bestimmte Anzahl von öffnungen 10 und 13 freigibt, welche sich in der Nähe des betreffenden Lichtbogens befinden.

Die verbesserten ^Mittel zur Lichtbogenlöschung gemäß der Erfindung und geeignete Abänderungen derselben können nicht nur bei den beispielsweise l>eschriebenen Drehschaltern mit der Lichtbogenlöschung dienendem ölstrom, sondern auch bei anderen Leistungsschaltern mit zwei oder mehreren in Reihe liegenden Unterbrechungsstellen Anwendung finden, bei denen ein flüssiges oder gasförmiges Medium zur Löschung der Lichtbogen benutzt wird. Wenn das den Lichtbogen löschende Medium eine Flüssigkeit ist, so kann es vorteilhaft sein, die hydraulischen Druckstöße zu verringern und insbesondere die Wirkung des Mediums zu verlängern, und zwar durch Anwendung geeigneter elastischer Teile, welche den Beginn und die Dauer des Löschmittelstromes regeln. Auf diese Weise kann man während der ganzen Dauer des Lichtbogens eine kontinuierliche Löschwirkung erzielen. Weiterhin wird dadurch eine größere Freiheit in der Wahl der Geschwindigkeit der beweglichen Kontakte, der zeitlichen Verschiebung zwischen den aufeinanderfolgenden Unterbrechungen an den beweglichen Kontakten 2, 4 bzw. 2, 3, der Form und des Querschnittes der Führungskanäle, ihrer Zirkulationsöffnungen u. dgl. erzielt.

In dem besonderen Fall der vorstehend beschriebenen Vorrichtung ist es möglich, sich zu diesem Zweck eines ringförmigen Körpers Ii (Abb. 1) zu bedienen, der aus elastischem Material, wie z. B. Gummi, besteht, der mit Luft gefüllt ist. Man kann auch statt dessen an sich bekannte luftgefüllte Hohlräume oder beliebige andere elastische Mittel benutzen, die die oben beschriebenen Wirkungen hervorrufen können. Diese Vorrichtungen können an beliebigen Teilen der Schalter angeordnet werden, z. B. nahe des unteren Lichtbogens.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Hochleistungsschalter mit zwei oder mehreren in Reihe liegenden Unterbrechungsstellen, bei dem wenigstens einer der Lichtbogen in einer festen Stellung gehalten wird, in der die Löschwirkung eines querblasenden Löschmediums am größten ist, dadurch gekenrizeichnet, daß die Festhaltung des oder der Lichtbogen im Raum durch ein oder mehrere Führungsmittel je in Form eines offenen kreisförmigen Kanals aus Isolierstoff erfolgt, der den Weg des beweglichen Kontaktes teilweise umschließt und daß der oder ein Teil der Kanäle mit Auslaßöffnungen versehen und so beschaffen ist, daß der Strom des Mediums gegen diese Auslaßöffnungen zweckmäßig geführt wird.

2. Hochleistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer des Löschmittelstromes durch elastische, von dem Druck des Löschmittels beeinflußte Elemente geregelt wird.

3. Hochleistungsschalter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein isoliertes, ölgefülltes Gefäß, eine in diesem angeordnete, in beiden Riehtungen drehbare Welle, eine von dieser getragene, schräg verlaufende Metallstange, deren Enden die beweglichen Kontakte bilden und wenigstens einen einen Lichtbogen führenden Kanal in Form einer offenen kreisförmigen, mit der Wellenachse konzentrischen Rinne, wobei die beweglichen Kontakte mit der Welle gegenüber diesem Kanal oder diesen Kanälen eine hin und her gehende Drehbewegung ausführen und in beiden Drehrichtungen mit doppelseitigen Kontakten zusammenarbeiten, die an beiden Enden des Gefäßes befestigt sind.

4. Hochleistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Weg des Löschmittelstromes derart gerichtet ist, daß das bei der ersten Unterbrechung zur Einwirkung gebrachte Löschmittel nicht die Schalterteile und Abschnitte der Führungsmittel erreichen kann, die während eines nachfolgenden Wiederein- und -ausschaltvorganges in Tätigkeit treten.

5. Hochleistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu den beweglichen Teilen eine Abdeckplatte gehört, die jeweis nur eine geeignete Anzahl von Auslaßöffnungen freigibt. iao

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

5020 5.52