DE956085C

DE956085C - Device for testing the arc resistance of materials for arc chambers

Info

Publication number: DE956085C
Application number: DEL20222A
Authority: DE
Inventors: Heinz Fehling
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1954-10-26
Filing date: 1954-10-26
Publication date: 1957-01-10

Description

Einrichtung zur Prüfung der Lichtbogenfestigkeit von Werkstoffen für Lichtbogenkammern Es sind Einrichtungen zur Prüfung der Lichtbogenbeständigkeit verschiedener Werkstoffe bekannt, in denen zwischen metallischen Elektroden in starrer Anordnung (Spitzelektroden) ein Lichtbogen gezündet wird. Der zu untersuchende Werkstoff wird durch das hochtenperierte Plasma geu führt. Die VDE-Vorschrift verlangt zur Prüfung der Lichtbogenfestigkeit Kohleelektroden, deren Lichtbogen durch Heranführen an das zu untersuchende Material als Beeinflussungsquelle dient.Device for testing the arc resistance of materials for Arc chambers There are various devices for testing the arc resistance Materials known in which between metallic electrodes in a rigid arrangement (Pointed electrodes) an arc is ignited. The material to be examined is through the high-temperature plasma. The VDE regulation requires testing the arc resistance carbon electrodes, the arc of which is brought up to the material to be examined serves as a source of influence.

Beide Methoden haben in bezug auf die Untersuchung von Werkstoffen für Li chtboenkammern elektrischer Schaitgeräte verschiedene Nachteile. Both methods have in relation to the study of materials for Li chtboenkammern electrical switching devices various disadvantages.

So bedeutet die Anordnung mit metallischen Elektroden eine Eingrenzung der Lichtbogenleistung, da zwischen ihnen nur Entladungen mit begrenzten Strom- und Spannungs werten erhalten werden ke-lnen. Das Abschmelzen der Spitzen dieser Elektroden führt eine zusätzliche Sättigung des Lichtbogens mit Metallpartikeln herbei und. beeinträchtigt das genaue Prüfbild erheblich. Ebenso verfälscht der Lichtbogen zwischen den Kohleelektroden auf Grund seiner besonderen Eigenschaften das Prüfbild. Abgesehen von den verschiedenen Temperaturverhältnissen innerhalb des Plasmas fehlt bei Kohlelichtbigen grundsätzlich die so genannte metallische Grobwanderung.The arrangement with metallic electrodes means a limitation the arc power, since between them only discharges with limited current and stress values can not be obtained. Melting off the tips of this Electrodes lead to an additional saturation of the arc with metal particles come and. significantly affects the exact test image. Likewise, the falsifies Arc between the carbon electrodes due to its special properties the test image. Apart from the various Temperature conditions Within the plasma, the so-called metallic one is fundamentally absent in carbon light Rough hike.

Die erwähnten Nachteile werden bei der Einrichtung zur Prüfung der Lichtbogenfestigkeit von Werkstoffen für Lichtbogenkammern dadurch be seitigt, daß erfindungsgemäß die Prüfung der Materialien mit Hilfe eines rotierenden Lichtbogens erfolgt. Vorteilhafterweise besteht die Einrichtung in Weiterführung des Erfindungsgedankens aus einem Eisenkern mit aufgesetzten Hauptstrom-oder Spaunungsspulen, die gegensinnig gewickelt oder auch einzeln angeordnet und mit scheiben förmigen Elektroden verbunden sind. Dadurch verstärkt sich das magnetische Feld im Elektrodenzwischenraum, wobei gleichzeitig eine Regulierbarkeit der resultierenden Feldkomponente durch Spulenverschiebung möglich ist. Jedoch. würde es auch genügen, mit einer einzigen Spule zu arbeitens Mit Hilfe radialer Magnetfelder, die durch die Spulenanordnung erzeugt sind, werden die Lichtbögen in eine konstante Umlaufbewegung gebracht Die Ansatzpunkte der Entladung auf den Metallscheiben werden in regulierbarer Geschwindigkeit auf einem Kreis herumgeführt. Der Lichtbogen führt somit eine Rotation aus. Dabei hinterläßt der kathodische Lichtbogenansatz lediglich eine Oxydspur, ohne das Material jedoch anzugreifen. Der anodische Ansatz führt die an sich bekannte Sprungbewegung aus und brennt stellenweise in das Material ein. Man erhält so eine Folge von Schmelzspuren, die aber auf die. Lebensdauer der Scheibenelektroden keinen nennenswerten Einfluß haben. The disadvantages mentioned are addressed when setting up for testing the Arc resistance of materials for arc chambers thereby be sided that according to the invention, the testing of the materials with the aid of a rotating arc he follows. The device is advantageously a continuation of the inventive concept from an iron core with attached main current or voltage coils, which are in opposite directions wound or arranged individually and connected to disc-shaped electrodes are. This increases the magnetic field in the space between the electrodes, whereby at the same time, the resulting field component can be regulated by moving the coil is possible. However. it would also suffice to work with a single coil With the help of radial magnetic fields, which are generated by the coil arrangement, are the arcs set in a constant orbital motion. The starting points of the discharge on the metal discs are guided around in a circle at an adjustable speed. The arc thus rotates. The cathodic arc approach leaves behind just a trace of oxide, but without attacking the material. The anodic approach performs the well-known jumping movement and burns into the material in places a. This gives a series of traces of melting which, however, affect the. Lifespan of the Disc electrodes have no significant influence.

Der Vorteil einer derartigen Anordnung besteht darin, daß erstens auch stromstarke Lichtbögen verwendet werden können, zweitens die Verhältnisse an den Bogenhörnern eines elektrischen Schaltgerätes genügend genau nachgebildet sind, drittens das zu untersuchende Material für Lichtbogenkammern längere Zeit dem Einfluß des Lichtbogens ausgesetzt wird und viertens damit die ungenauen Prüfmethoden mit Hilfe von Kohlailektroden entfallen. The advantage of such an arrangement is that, firstly high-current arcs can also be used, and secondly the ratios the arc horns of an electrical switchgear are modeled with sufficient accuracy, thirdly, the material to be investigated for arc chambers is subject to influence over a longer period of time the arc is exposed and fourthly with the imprecise test methods There is no need for carbon electrodes.

Vorteilhafterweise bestehen die Elektroden bei der Einrichtung gemäß der Erfindung aus Kupfer, Silber oder Messing und sind gegebenenfalls mittels künstlicher Kühlung für eine Dauerbelastung durch Hochstromlichtbögen geeignet gemacht. Das zu untersuchende Material wird in zweckmäßiger Ausgestaltung des Erfindungsgedankens mit Hilfe einer Halterung an den Scheibenelektroden in den Bereich des rotierenden Lichtbogens gebracht. The electrodes are advantageously made in the device according to FIG of the invention made of copper, silver or brass and are optionally by means of artificial Cooling made suitable for permanent exposure to high-current arcs. That material to be examined is in an expedient embodiment of the inventive concept with the help of a bracket on the disk electrodes in the area of the rotating Arc brought.

Nach Fig. I sind auf einem Eisenkern 1 Spannungs- oder Hauptstromspulen 2, gegensinnig gewickelt, aufgesetzt. Die Einspeisung erfolgt entweder von einem Gleichstromgenerator 3 oder einem Gleichrichter direkt über einen regulierbaren Widerstand 4 aus. According to Fig. I 1 voltage or main current coils are on an iron core 2, wound in opposite directions, attached. The feed is either from one DC generator 3 or a rectifier directly via an adjustable Resistor 4 off.

Hierdurch wird die Möglichkeit zur Erzeugung stromstarker Lichtbogen gegeben, so wie sie bei Abschaltvorgängen anzutreffen sind. Um die Einrichtung auch für Hochstromlichtbögen geeignet zu machen, kann eine Luft- oder Wasserkühlung 5 an den Scheilienelek,troden6 vorgesehen sein, die ihrerseits mit den Spamlungs- oder Hauptstromspulen. 2 verbunden sind. Eine Halterungsvorrichtung 7 ist auf die Elektroden aufsetzbar und gestattet, das Prüfmaterial 8 in den Elektrodenzwischenraum g einzuführen. This makes it possible to generate high-current arcs given, as they are to be found in shutdown processes. To the facility too To make it suitable for high-current arcs, air or water cooling 5 to the Scheilienelek, troden6 be provided, which in turn with the Spam or main current coils. 2 are connected. A mounting device 7 is on the Electrodes can be attached and allows the test material 8 to be placed in the space between the electrodes to introduce g.

Mit der Einrichtung nach der Erfindung wird ein Magnetfeld erzeugt, dessen Kraftkomponenten senkrecht auf den radial austretenden magnetischen Feldlinien stehen. In Fig. 2 ist ein Volumenelement Io des Lichtbogens dargestellt, der zwischen der Kathode und der Anode im Elektrodenzwischen raum g erzeugt wird. Das Volumenelement besteht aus einer Summe von Ladungsträgern und wird durch das magnetische Feld 4 beeinflußt. Die wirkende Komponente des magnetischen Feldes. ist mit H2 bezeichnet. Die Lorentzsche Kraftgleichung lautet # = - e ( # # #z) = - e (v # Hz sin 90°) = - e (v # Hz). With the device according to the invention, a magnetic field is generated, its force components perpendicular to the radially emerging magnetic field lines stand. In Fig. 2, a volume element Io of the arc is shown between the cathode and the anode is generated in the space g between the electrodes. The volume element consists of a sum of charge carriers and is generated by the magnetic field 4 influenced. The active component of the magnetic field. is denoted by H2. The Lorentz force equation is # = - e (# # #z) = - e (v # Hz sin 90 °) = - e (v # Hz).

Die daraus sich ergebende Kraftkomponente steht senkrecht auf der Wanderungsrichtung der Ladungsträger und zeigt tangential in die Richtung von VX. Bei einem radialen Magnetfeld wird so der Umlaufradius r des Lichtbogens erzeugt. r bedeutet den Zeiger von einem auf der Achse des Umlaufkreises liegenden Aufpunkt A.The resulting force component is perpendicular to the Direction of migration of the charge carriers and pointing tangentially in the direction of VX. In the case of a radial magnetic field, the radius r of the arc is generated. r means the pointer from a reference point lying on the axis of the orbit A.

Aus Fig. 3 geht hervor, daß durch Verschieben der beiden auf den Eisenkern 1 aufgebrachten Spulen die Größe des resultierenden magnetischen Feldes reguliert werden Icann. Werden. die beiden Spulen 2 einander genähert, so vergrößert sich die resultierende Komponente HR des magnetischen Feldes. Das bedeutet aber, daß der Umlaufradius r des Lichtbogens ebenfalls größer wirt Analog dazu verkleinert sich die resultierende Komponente HR und damit der Umlaufradins r beim Auseiranderrücken der Spulen 2. Die Einwirkung des Lichtbogens auf das zu prüfende Material läßt sich unter Benutzung eines Oszillographen genau kontrollieren. Hierzu wird vorteilhaft eine Kontrollsonde ii verwendet, die dann, wenn sie vom Lichtbogen getroffen wird, in den Oszillogranim einen gut sichtbaren Spannungsausschlag hinterläßt. Damit kann die Dauer der zeitlichen Einwirkung des Lichtbogens auf das zu untersuchende Material kontrolliert sowie die Auswertung der Bogengeschwindigkeiten vorgenommen werden. From Fig. 3 it can be seen that by moving the two on the Iron core 1 applied coils the size of the resulting magnetic field can be regulated. Will. the two coils 2 approached each other, so enlarged the resulting component HR of the magnetic field. But that means that the orbital radius r of the arc is also larger, analogously reduced the resulting component HR and thus the Umlaufradins r when moving apart of the coils 2. The effect of the arc on the material to be tested can be check carefully using an oscilloscope. This is advantageous uses a control probe ii which, when struck by the arc, leaves a clearly visible voltage surge in the oscilloscope. So can the duration of the temporal effect of the arc on the material to be examined controlled and the sheet speeds are evaluated.

PATENTAN5PRÜCllE: 1. Einrichtung zur Prüfung der Lichtbogenfestigkeit von Werkstoffen für Lichtbogenklammern, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfung der Materialien. mit Hilfe eines rotieren den Lichtbogens erfolgt. PATENT COLLECTION: 1. Device for testing arc resistance of materials for arc clips, characterized in that the test of the materials. with the help of a rotating the arc takes place.

Claims

2. Device according to claim I, characterized in that it consists of consists of an iron core (I) with attached main current or voltage coils (2), wound in opposite directions or arranged individually and with disk-shaped Electrodes are connected.

3. Device according to claim I or 2, characterized in that the electrodes (6) are made of copper, silver or brass and optionally by means of Artificial cooling (5) suitable for permanent exposure to high-current arcs are made.

4. Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the material to be tested (8) with the aid of a holder (7) on the disk electrodes (6) in the area of the rotating arc. between is brought to the electrodes.