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Elektrischer Stromunterbrecher Gegenstand der Erfindung ist ein elektrischer
Stromunterbrecher, insbesondere ein Schalter, mit Lichtbogenlöschung durch ein strömendes
Löschmittel, vorzugsweise Druckgas, bei dem der Lichtbogen zu Beginn des Abschaltvorganges
mindestens über einen Teil seiner Länge in einem gegen die Löschmittelzufuhr angegrenzten
Raum brennt, in dem durch die Lichtbogenwärme ein hoher Ausblasedruckerzeugt und
der erst nach Erreichen der günstigsten Löschstellung ,der Kontakte für den Zutritt
,des frischen Löschmittels geöffnet wird. Diese Raumabgrenzung hat erstens den Vorteil,
daß von den Kontakten losgerissene Metallteilchen u. dgl. nicht in das nachfolgende
frische Löschmittel geschleudert werden können, und zweitens den Vorteil, daß an
Löschmittel gespart wird. Es ist bekannt, den Zutritt des frischen Löschmittels
durch Iden beweglichen Schaltkontakt zu steuern. Der Kontakt hat zu diesem Zweck
eine kolbenartige Verdickung, die die Einströmöffnung für das frische Löschmittel
gerade dann freigibt, wenn die Kontaktstiftspitze die günstigste Löschstellung in
bezeug auf den düsenförmigen festen Schaltkontakt erreicht hat. Das Löschmittel
strömt also an der der Trennstelle der Kontakte gegenüberliegenden Seite in den
abgegrenzten Raum ein..
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Die Erfindung bezweckt demgegenüber, das frische Löschmittel in unmittelbarer
Nähe der Stelle des abgegrenzten Raumes zuzuführen, an der die Kontakte metallisch
getrennt werden. Dies hat den Vorteil, daß die Abriegelung der Unterbrechungsstrecke
durch das frische Löschmittel
schneller erfolgt. Die Erfindung sieht
aus diesem Grunde vor, daß der abgegrenzte Raum durch mindestens eine zur Steuerung
der Löschmittelzufuhr beweglich angeordnete Hülle gebildet wird. Man kann dabei
die öffnung, die durch Bewegung der Hülle frei wird, leicht an der gewünschten Stelle
anordnen. Außerdem kann man in günstiger Weise eine radiale und rechtwinklig zum
Lichtbogen ,gerichtete Löschmittelzufuhr erhalten und einen eng umgrenzten Lichtbogenkanal
schaffen.
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Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes.
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In Fig. i bedeutet i das feststehende Schaltstück, 2 das bewegte Schaltstück,
3 eine rohrartige Hülle, die den Lichtbogenraum eng abgrenzt, 4 die Wand der Schaltkammer,
5 den mit frischem Löschmittel erfüllten Schältkammerraum, 6 den Lichtbogen. Die
Zeichnung zeigt das bewegte Schaltstück i in der günstigsten. Löschstellung, in
die es aus der strichpunktiert gezeichneten Einschaltlage herausgebracht wurde.
Die Wirkungsweise ist folgende: Der bei der Trennung des Schaltstückes 2 vom Schaltstück
i erzeugte Lichtbogen hat an den Schaltstücken i und 2 einen gewissen Abbrand zur
Folge. Die dabei verbrannten oder verdampften Metallteilchen werden hierbei nach
allen Riehtungen geschleudert. Der vorgesehene rohrartige Körper 3 verhindert jedoch,
daß diese Schaltprodukte in das im Raum 5 anstehende frische Löschmittel gestoßen
werden. Unter dem Einfiuß des durch die Lichtbogenwärme erzeugten Druckes «erden
die Schaltprodukte durch das Schaltstück i, das gleichzeitig die Löschdüse bildet,
ins Freie, gegebenenfalls durch einen Schalldämpfer und einen Kühler, gestoßen.
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Die Stoßfuge zwischen der Hülse 3 und dem Schaltstück i oder einem
entsprechenden Teil braucht dabei keinesfalls besonders dicht zu sein, da bei dem
angewandten Druck und ausreichendem Düsendurchmesser durch Spalte geringer Weite
hohe Strömungsgeschwindigkeiten, vor allem im Bereich der kleineren Stromwerte,
.erzeugt werden, die auf in den Spalt geschleuderte Metallteilchen bremsend wirken
und .die Teilchen bei ausreichender Länge oder Form (Umlenkungen) des Strömungskanals
(Spaltes) auffangen und in den von den Teilen i, 2 und 3 abgegrenzten Raum zurückbringen.
Es ist darum zweckmäßig, den Stoß zwischen dem Kontakt i oder einem dementsprechenden
Teil und der Schutzhülse -3 breit auszubilden. In Fig. i wurde dies durch einen
Flansch an der rohrförmigen Hülse erreicht.
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Ist das bewegte Schaltstück für die günstigste Löschstellung gelangt
oder bewegt es sich in unmittelbarer Nähe, dann wird die Hülse 3 in der Richtung
x gezogen, so daß das in radialer Richtung einstromernde frische Löschmittel sofort
auf den Lichtbogen und, seine Fußpunkte einwirken und .die Löschung erzwingen kann.
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Der Erfindungsgedanke läßt sich mit besonderem Vorteil auch auf Unterbrechungsanordnungen
mit Doppeldüse anwenden. Es könnte z. B. in. Fig. i das Schaltstück 2 als Hohlstift
ausgebildet sein, dann würden die Schaltprodukte außer durch das Schaltstück i auch
durch das Schaltstück 2 in Richtung x austreten.
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Es kann aber mit gleicher Wirkung auch jede andere Doppeldüsensch:altstrecke
erfindungsgemäß ausgestaltet werden. Die Fig.2 zeigt ein Ausführungsbeispiel , einer
derartigen Doppeldüsenanordnung. Darin bedeutet i ein feststehendes Schaltstück,
2 ein bewegliches Schaltstück, 3 eine feststehende Löschdüse, die gleichzeitig als
Schirmelektrode zur Vergleichmäßigung des Feldes an der Schaltstrecke kalottenartig
ausgebildet ist, 3' eine bewegliche Schirmelektrode bzw. Löschdüse in ähnlicher
Gestalt wie die Schirmelektrode 3, 4 die Wand der Schaltkammer, 5 den mit frischem
Löschmittel erfüllten Schaltkammerraum, 6 den Lichtbogen. Die Wirkungsweise ist
folgernde: Wie bei Ausführungsbeispiel mach Fig. i wird das Schaltstück 2 aus der
gestrichelten Einschaltstellung schnell in Richtung x in die mit vollen Linien gezeichnete
günstigste Löschstellung gezogen, wobei sich die Kalotten 3 und 3' noch berühren
oder noch in Ruhe sind und: den Licht-Bogenraum eng eingrenzen. Die während, dieses
Teiles des Schaltvorganges erzeugten Schaltprodukte werden unter dem Einfluß des
durch die Lichtbogenwärme erzeugten Druckes rasch durch die Düsenöffnungen ins Freie
gestoßen. Bei verwendeten hohlen Schaltstücken werden die Schaltprodukte auch durch
diese hohlen Schaltstücke ausgestoßen. Hat das Schaltstücke die günstigste Löschstellung`
erreicht oder nahezu erreicht, dann wird die Schirmelektrode 3' einschließlich des
in ihr angeordneten Schaltstückes :2 mit entsprechend hoher Geschwindigkeit in die
strichpunktiert gezeichnete Stellung gebracht; so daß dem Lichtbogenkanal, nachdem
vorher, solange keine Löschung möglich war, die Schaltprodukte schnell ausgestoßen
wurden, frisches Löschmittel zugeführt und der Lichtbogen gelöscht werden kann.
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Wie bereits beim ersten Beispiel erwähnt, ist es nicht unbedingt erforderlich,
daß sich die Körper 3 und 3' in ihrer Arbeitsstellung als Hülle, die den Raum, in
der der Lichtbogen brennt, eng abgrenzt, berühren. Es kann auch ein Spalt bleiben,
der es ermöglicht, daß man bei niedrigeren Spannungen an der Unterbrechungsstrecke
die kalottenförmigen Schirmelektroden aus Metall ohne Isoliermantel herstellen kann.
Ferner bietet es den Vorteil, daß die Schaltstücke bereits bei der Trennung eine
gewisse Kühlung erfahren.
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Bei den kleinen Abständen -der Schirmelektroden wird eindünner, scheibenförmiger,
etwa senkrecht zur Längsachse des Löschmittels gerichteter Strahl erzeugt. Infolge
des verhältnismäßig hohen Vordruckes und großen Düsenquerschnittes wird eine hohe
Strömungsgeschwindigkeit in diesem Spalt, mindestens im Bereich der kleinen Stromwerte
erzeugt, der tief in den Lichtbogenkanal eindringt und die Abschnürung des Lichtbogens
einleitet sowie den Löschkanal von Schaltprodukten reinigt. Bei größer werdenden
Abständen zwischen den
Schirmelektroden 3 und 3' und den Schaltstücken
i und 2 wächst die Strahldicke und damit der Druck und die elektrische Festigkeit
der Unterbrechungsstrecke, so daß günstigste Löscheigenschaften geschaffen werden,
Besonders günstig wirkt hierbei der Umstand, daß während der gesamten Bewegung der
Kalotte 3 die Schaltstücke in den günstigsten Löschstellungen liegen, so daß der
Lichtbogenkanal und die Lichtbogenfußpunkte besonders wirksam beblasen werden können.
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Die Anordnung nach Fig. 2 kann auch so getroffen sein, daß beide Schaltstücke
i und 2 und die beiden. Löschdüsen bzw. Schirmelektroden 3 und 3' beweglich angeordnet
sind. Beim Ausschalten werden bei dieser Anordnung die Schaltstücke i und 2 etwa
aus der Berührungsebene der Schirmelektroden bzw. Löschdüsen 3 und 3' heraus in
die günstigste Löschstellung zurückgezogen. Hierdurch ergeben sich infolge des kleinen
Kontakthubes kurze Schaltzeiten und bei einem zwischen den Schirmelektroden bzw.
Lichtbogenhüllen 3 und 3' vorgesehenen Spalt auch eine wirksame Beblasung der Lichtbogenfußpunkte
während des Beginns der Kontakttrennung. Die Steuerung der die Lichtbogenhülle 3
und 3' bildenden Löschdüsen bzw. Schirmelektroden kann bei Wechselstromunterbrechung
derart erfolgen, daß die Beblasung der Unterbrechungsstrecke in an sich bekannter
Weise im Stromnulldurchgang oder unmittelbar davor zur Wirkung kommt, wobei es natürlich
besonders zweckmäßig ist, auch die Schaltstücke in an sich bekannter Weise bei oder
annähernd bei Stromnulldurchgang zu trennen.
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Um die Säuberung des Lichtbogenkanals vor dem eigentlichen Unterbrechungsvorgang
noch intensiver zu gestalten, können. die Teile 3 und 3' zweckmäßig mindestens zum
Teil aus einem gasabgebenden Material hergestellt werden. Dadurch wird der Druck
im abgegrenzten Raum und damit auch die Strömung verstärkt, so daß der Abtransport
der Schaltprodukte vor der Beblasung mit frischem Löschmittel wesentlich gesteigert
wird.
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Auch beim Beispiel gemäß Fig.2 lassen sich mit Vorteil hohle Schaltstücke
verwenden, gegebenenfalls in an sich bekannter Weise mit feststehenden oder beweglichen
Hilfselektroden im Innern, die gegebenenfalls in die Hauptschaltstücke während der
Ausschaltbewegung zur Abschirmung hineingezogen werden können, wobei die Schaltprodukte
im wesentlichen durch die Hohlkontakte abgeführt werden.