DE926313C

DE926313C - Schalter zum Unterbrechen von hochgespanntem Gleichstrom

Info

Publication number: DE926313C
Application number: DEP28933A
Authority: DE
Inventors: Hans Thommen
Original assignee: BROWN AG; BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BROWN AG; BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1946-03-11
Filing date: 1949-01-01
Publication date: 1955-04-14
Also published as: CH252899A; GB647132A

Description

Die Erfindung betrifft einen Schalter zum Unterbrechen von hochgespanntem Gleichstrom, insbesondere solchem höherer Leistung. Es ist an sich bekannt, daß ein Gleichstromlichtbogen nur dann zum Löschen gebracht werden kann, wenn dafür gesorgt ist, daß die Lichtbogenspannung größer ist als die Klemmenspannung. Dies kann z. B. dadurch erzielt werden, daß der Lichtbogen in einer rohrförmigen Blaskammer sehr lang ausgezogen und gleichzeitig kräftig gekühlt wird. Die Kühlung kann dabei durch magnetische Blasung oder mit Hilfe eines unter Druck strömenden Löschmittels herbeigeführt werden. Gleichstromschalter dieser Art haben nun den Nachteil, daß die Löschung erschwerende Rückzündungen des Lichtbogens möglich sind, weil in dem verhältnismäßig engen Blaskammerraum durch den Lichtbogen bzw. durch die von ihm erzeugte Erhitzung des Luftvolumens eine beträchtliche Stauung des Kühlmittels eintritt, was für die Entionisation der Blaskammer ungünstig sich auswirkt.

Gegenstand der Erfindung ist ein Schalter zum Unterbrechen von hochgespanntem Gleichstrom, bei welchem der Lichtbogen in einer rohrförmigen Blaskammer unter der Wirkung eines unter Druck strömenden Kühlmittels zu einer solchen Länge ausgezogen wird, daß die Lichtbogenspannung größer ist als die Klemmenspannung, bei welchem der geschilderte Nachteil· dadurch behoben ist, daß erfindungsgemäß Mittel vorhanden sind, welche dem

Kühlmittel eine schraubenförmig fortschreitende Bewegung um den zentral in der Blaskammer' sich erstreckenden Lichtbogen erteilen.

In der Zeichnung sind Ausführungsibeispiele der

"5 Erfindung schematisch in Fig. ι bis 3 an Druckluftschaltern mit Hohlkontakt dargestellt.

In den Figuren ist mit α ein Hohlkontakt bezeichnet, der am Ende der aus Isolierstoff bestehenden, die Zuleitung der Druckluft zu denn Lichtbogen besorgenden Schaltkammer c angeordnet ist und der mit dem entgegen dem Kühlmittelstrom bewegten Stiftkontakt b zusammenarbeitet. Die Blaskammer d schließt als enges Rohr am den¹ Hohlkontakt an. Am Ende der Blaskammer ist ein Lichtbogenfänger e angeordnet. Die für den Schalterantrieb und die Einleitung der Druckluftströmung notwendigen Steuerteile sind bekannt und als für das Verständnis der Erfindung entbehrlich weggelassen. Die Schaltkammer c kann beispielsweise auf einem gegebenenfalls fahrbaren Druckluftbehälter mit elektropneumatisch betätigtem Steuer- und Blasventil aufgebaut sein.

Damit der zwischen den Kontakten a, b gezogene Lichtbogen rasch auf eine genügende Länge in der engen. Blaskammer ausgezogen und bei dauernder En tionis ation des Kammerraumes intensiv gekühlt werden kann, sind am Eintrittsende der rohrförmigen Blaskammer Leitschaufeln f vorgesehen, welche dem Druckluftstrom beim Übertritt aus der Schaltkammer c in die Blaskammer d eine schraubenförmige Bewegung um den zentral in der letzteren sich erstreckenden Lichtbogen erteilen. Diese Leitschaufelm / können entweder gemäß Fig. 1 im Hohlkontakt α oder, wie Fig. 2 zeigt, auf dem. Stiftkontakt b festsitzend angeordnet sein, wobei im letzteren Fall die Leitschaufeln mit dem Stiftkontakt verschiebbar sind.

Durch die der Druckluft erteilte Drallbewegung in der Blaskammer wird sowohl die rasche Verlängerung des Lichtbogens erreicht als auch die Rückzündungsgefahr beseitigt, so daß die für die Löschung eines Gleichstromrichtbogens notwendigen Bedingungen erfüllt sind.

An Stelle der in den Beispielen für die Kühlung und Löschung des Lichtbogens verwendeten Druckluft kommt auch ein anderes Gas, z. B. Wasserstoff, in Betracht. Auch flüssige Kühl- und Löschmittel unter Druck sind mit Vorteil anwendbar. So· ist es ohne weiteres möglich, Öl, Wasser oder eine nicht brennbare Flüssigkeit, z. B. Tetrachlorkohlenstoff, als Kühlmittel für die Lichtbogenlöschung zu verwenden. Bei Verwendung eines Flüssigkeitsschalters ist es für die Unterbrechung des über den Schalter .bei der Abschaltung fließenden Reststromes notwendig, in Reihe mit diesem eine zusätzliche Spannungsisolierstelle vorzusehen.

Die mit der schraubenförmig um den Lichtbogen sich fortpflanzenden Strömung der Druckluft erzielte günstige Wirkung auf die Lidhtbogenlänge und die Entionisation der Blaskammer, womit die Erhöhung der Lichtbogenspannung über die Klemmenspannung erzielt werden kann, wird gesteigert, wenn der Druckluft ein vergas- oder verdampfibarer Stoff z. B. durch Einspritzen zugesetzt wird. Dieses· Einspritzen des zusätzlichen Kühlmittelskann auf der Zuströmseite der strömenden Druckluft vor der Kontaktstelle z. B. durch den dann hohl ausgebildeten Stiftkontakt b erfolgen, wie gestrichelt in Fig. 2 angedeutet. Das zusätzliche Kühlmittel kann alber auch der Druckluft selbst zugesetzt und mit ihr gemeinsam, der Kontaktstelle über die Leitschaufeln zugeleitet werden. Ferner kann das zusätzliche Kühlmittel der strömenden Druckluft auf der Abströmseite der Druckluft hinter der Kontaktstelle eingespritzt werden. Das Einspritzen .des zusätzlichem Kühlmittels erfolgt dann, wie beispielsweise in Fig. 2 gezeigt, über mehrere düsenartige Einspritzstellen g_t bis g₄, die durch die Wand der Blaskammer α hindurchgeführt sind. Als zusätzliche Kühlmittel kommen öl, Wasser und andere Flüssigkeiten, ferner eine nicht brennbare Flüssigkeit, wie Tetrachlorkohlenstoff, Oider andere Gase als Luft sowohl einzeln für sich als auch gegebenenfalls in Mischung in Betracht. Durch das Verdampfen¹ oder Vergasen dieser zusätzlichen Stoffe im Lichtbogen wird 'zufolge der damit verbundenen Expansion und Verringerung der Luftdichte eine vergrößerte Strömung in der Blaskammer und damit eine sehr hohe Luftgeschwindigkeit sowie eine rasche Entionisation und Kühlung der Lichtbogenstrecke herbeigeführt. Gleichzeitig wird die spezifische Lichtbogenspannung pro Zentimeter Bogenlänge heraufgesetzt und damit die Löschung des Lichtbogens begünstigt.

Die Blaskammer d kann aus Isolierstoff oder auch aus Metall bestehen. Eine Blaskammer aus Metall bietet den Vorteil, die Kammer aus· einer Anzahl von inder Kamimeraohsedsoliert aneinandergereihten hohlzylindrischen Teilen H₁ bis h_i usw. aufzubauen und die einzelnen Kammerteile über Widerstände i_y bis i₃ usw. zu verbinden, wie in Fig. 3 gezeigt. Dabei ergibt sich der Vorteil eines erleichterten Emporkletterns des Lichtbogenfußpunktes bei gleichzeitiger Löscherleichterung durch die Parallelwiderstände. Noch günstiger wirkt die i°5 Anordnung, wenn an Stelle der Metallzylinder H₁ bis A₄ Zylinder aus elektrischem Widerstandsmaterial oder einem Halbleiter, z. B. Carborund, verwendet werden. Die so aufgebaute Blaskammer wird dann vorteilhaft von einem Isolierzylinder k umhüllt, der gleichzeitig Träger der Teile der Blaskammer ist. " .

Wird ein Halbleiter oder anderes Widerstandsmaterial) für die Blaskammer verwendet, so. ist es ohne, weiteres möglich, die Kammer aus einem Stück herzustellen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Schalter zum Unterbrechen von hochgespanntem Gleichstrom, bei welchem der Licht-' bogen in einer rohrförmigen Blaskammer unter der Wirkung eines unter Druck strömenden Kühlmittels zu einer solchen Länge ausgezogen wird, daß die Lichtbogenspännung größer ist als die Klemmenspannung, dadurch gekennzeichnet, daiß Mittel vorhanden sind, welche

dem Kühlmittel eine schraubenförmig fortschreitende Bewegung um den zentral in der Blaskammer sich erstreckenden Lichtbogen erteilen.
2. Schalter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß am Eintrittsende der rohrförmigen Blaskammer in der Strömungsrichtung des Kühlmittels vor der Kontaktstelle Leitschaufeln für das Kühlmittel vorgesehen sind.

ίο
3. Schalter nach Anspruch 2 mit festem) Hohlkontakt und entgegen dem¹ Kühlmittelstrom bewegtem Stiftkontakt, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufeln im festen Hobikontakt sitzen.

-
4. Schalter nach Anspruch 2 mit festem Hohl-

kontakt und entgegen dem Kühlmittelstrom bewegtem Stiftkontakt, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitschaufeln am bewegten Stiftkontakt sitzen.
5. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alls Kühlmittel Druckluft dient.
6. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlmittel ein anderes Gas als Luft dient.
7. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlmittel Öl dient.
8. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühmittel¹ eine nicht brennbare Flüssigkeit dient.
9. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlmittel Wasser dient.
10. Schalter nach Anspruch 1 mit Druckluft als Kühlmittel, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckluft ein vergas- oder verdampfbarer Stoff als· Kühlmittel zugesetzt ist.
11. Schalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Kühlmittel in die Druckluft eingespritzt wird.
12. Schalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatz Öl dient.
13. Schalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatz eine nicht brennbare Flüssigkeit dient.
14. Schalter nach Anspruch io, dadurch, gekennzeichnet, daß als Zusatz Wasser dient.
15. Schalter nach Anspruch. 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatz ein anderes Gas als Luft dient.
16. Schalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Einspritzen auf der Zuströmseite der Druckluft vor der Kontaktstelle erfolgt.
17. Schalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Einspritzen auf der Abströmseite der Druckluft hinter der Kontaktstelle erfolgt.
18. Schalter nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Einspritzen durch den hohl ausgebildeten Stiftkontakt erfolgt.
19. Schalter nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Einspritzen, durch Öffnungen in der Wand der Blaskammer eingespritzt erfolgt.
20. Schalter nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wand der Blaskammer mehrere düsenartige Einspritzstellen- für das zusätzliche Kühlmittel übereinander angeordnet sind.
2.1. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blaskammer aus Isoliermaterial besteht.
22. Schalter nach Anspruch 1, dadurch ger kennzeichnet, daß die Blaskammer aus Metall besteht.
23. Schalter nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Blaskammer aus in der Kammerachse isoliert aneinandergereihten hohlzylindrischen Teilen aufgebaut ist, die über Widerstände miteinander verbunden sind.
24. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blaskammer aus in der Kammeradhse isoliert aneinandergereihten hohlzylindrischen Teilen aufgebaut ist, welche aus einem elektrischen Widerstandsmaterial bestehen.
25. Schalter nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Blaskammer von einem Isolierrohr umhüllt ist, welches als Träger der hothlzylindrischen Teile dient.
26. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blasikammer aus- einem Halbleiter oder anderem Widerstandsmaterial besteht.

Angezogene Druckschriften.:

Deutsche Patentschrift Nr. 926 146.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

1 9613 4.53