EP0281817A1 - Arc-extinguishing device for circuit breakers - Google Patents
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- EP0281817A1 EP0281817A1 EP88102410A EP88102410A EP0281817A1 EP 0281817 A1 EP0281817 A1 EP 0281817A1 EP 88102410 A EP88102410 A EP 88102410A EP 88102410 A EP88102410 A EP 88102410A EP 0281817 A1 EP0281817 A1 EP 0281817A1
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- EP
- European Patent Office
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- switching element
- arc
- quenching device
- load switch
- main switching
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
- H01H33/70—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
- H01H33/88—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts
- H01H33/90—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts this movement being effected by or in conjunction with the contact-operating mechanism
- H01H33/91—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts this movement being effected by or in conjunction with the contact-operating mechanism the arc-extinguishing fluid being air or gas
Definitions
- the invention relates to an arc extinguishing device according to the preamble of patent claim 1.
- An arc quenching device of the type mentioned is specified in DE-AS 11 32 622.
- the compressed air switch described there consists of a pair of main cutting blades and a double-leg auxiliary cutting blade, both of which are mounted in a common pivot point.
- the auxiliary disconnecting knife carries a quenching chamber and is connected to a bellows in such a way that the air compressed in the latter during the switch-off movement flows into the quenching chamber and there causes the arc current to be interrupted.
- the bellows is held by a longitudinally displaceable guide part provided with an inner bore, which has its first abutment in a point eccentrically arranged to the pivot point of the cutting knife and its second abutment in a swivel joint belonging to the arcing chamber.
- the main separating knife In the event of a switch-off movement, the main separating knife first cuts and then takes the auxiliary separating knife with the quenching chamber with it, with both separating knives being pivoted at the same angular velocity.
- the compressed air by pushing the bellows together flows into the quenching chamber for blowing the auxiliary switching point.
- the extinguishing device is intended to work with the high-quality insulating gas, for example SF6, present in the completely encapsulated switchgear. Since, due to the electronegative properties of the gas, the deionization properties at the zero crossing of the arc to be interrupted are several times better than with air, a comparatively low flow rate in the nozzle is sufficient. For this reason, the invention provides for the generation of the gas flow during the burning time of the arc, at least in the first section, the dynamic pressure which arises in an open storage space which is moved with the auxiliary switching element. Additional compression is only effective in the case of arches that burn longer, for example in the last extinguishing phases of a three-phase system.
- the high-quality insulating gas for example SF6, present in the completely encapsulated switchgear. Since, due to the electronegative properties of the gas, the deionization properties at the zero crossing of the arc to be interrupted are several times better than with air, a comparatively low flow rate in the nozzle is sufficient. For this
- the accumulation and compression pressure is generated in an energy-saving manner by the following sequence in the movement sequence of an opening process: - Currentless opening of the main switching element at any low speed , simultaneous charging of a spring accumulator provided between the two switching elements; - releasing the auxiliary switching element from its latching, formation of the arc; - lagging movement of the auxiliary switching element under the action of the spring accumulator acting between the two switching elements, use of the gas flow against the arc by means of dynamic pressure, - Increasing the gas flow through compression in the second part of the lagging movement, intensive blowing with longer arcs.
- the specified sequence of movements enables the use of an advantageous drive with comparatively low energy, since the movement of the main switching element, which is more or less mass-dependent depending on the current intensity, and the charging of the spring accumulator is fundamentally without influence on the arc interruption process and therefore need not be limited in time the operating current only has to carry a few milliseconds, it can be of low mass and can therefore be brought up to high speed quickly.
- FIG. 1 shows a load switch pole installed in a closed housing 31 filled with insulating gas.
- the current flows in position I from the busbar 32 via the connection 12 to the main contact 11, via the main switching element 1 to the fulcrum 8 at the fixed contact 4 and to the connection 13, which is built on the high-voltage plug 33.
- the load switch is actuated by the shaft 2 which is tightly guided in the housing 31 and the isolating switch rod 48.
- the main switching element 1 consists of two parallel knives that absorb the nominal current and, in the event of a fault, the short-circuit load. (Fig.4).
- the two knives contact the main contact 11 in the usual way in position I.
- the extinguishing device according to the invention with the auxiliary switching element 3, the nozzle body 16 and the storage space 7 is arranged between the knives of the main switching element 1 and also around the pivot point 8 swiveling.
- a piston 62 which cooperates with the opening 61 in the second part of the pivoting movement of the auxiliary switching element 3 and is fastened on the main switching element 1, completes this embodiment of the arc extinguishing device according to the invention.
- the spring 14 is articulated on both switching elements 1, 3, accelerates the lagging auxiliary switching element 3 during the interruption and pulls it as far as the stop 5. In this position, the piston 62 fully immersed in storage space 7.
- FIG. 4 shows a sectional view of two different phases of blowing the arc.
- the arrows show how the gas flows into the storage space 7, is stowed there and because of the pressure difference p1-p0 formed by the nozzle 6 at high speed to Arc 34 is steered.
- the main switching element On the right side, the main switching element has reached the open position 0; the piston 62 is already in the opening 61 and now compresses the gas in the storage space 7 to the pressure p2 and increases the gas flow through the nozzle 6, since p2> p1.
- the auxiliary switching element 3 is arranged between the knives of the main switching element 1. As a low-mass component, it can best be made from a light metal.
- the driver 9 is rotatably arranged between the two knives of the main switching element 1 so that it does not protrude significantly from the profile of the two switching elements 1, 3 in the rest position.
- the stop 5 limits the movement of the auxiliary switching element 3 in the rest position and ensures that it is carried along when the ice is switched off. ( Figures 1 and 2).
- the lagging auxiliary switching element is itself designed as an elastic part in the form of a spiral spring 15 (FIG. 3).
- the spiral spring 15 is fastened or clamped in the vicinity of the fulcrum 8, for example on a crossbar 35 connecting the two knives of the main switching element 1; it can expediently be carried out layered from several layers of spring steel.
- the brief current load during the interruption process can be taken over by the spring cross section or by one or more layers of a strip of high conductivity (eg Cu), which can be provided in addition to the spiral spring 15.
- the total energy required to achieve the speed V2 is stored in the spiral spring 15 when switched off until the lagging auxiliary switching element 3 is carried along.
- a variant of the driver is also shown, which consists of a lever joint 36.
- the auxiliary switching element 3 is taken along at the start of the extinguishing process, while at the end of the switch-off movement (dashed line) the joint folds between the two knives of the main switching element 1 and the insulation distances from other live or earthed parts are not reduced by protruding parts.
- FIGS. 5a, b and c show schematically how the arc quenching device according to the invention can also be used with drawer switches.
- both switching elements 41, 42 can be designed as cylindrical or tubular parts.
- the stationary contact comprises a tulip contact 51 which, when switched on, transmits the current to the main switching element 41, from which the stationary contact 47 leads it to the lower switch connection.
- the auxiliary contact 17 is, as in the embodiments already described, locked with the nozzle body 16.
- the nozzle body 16 is fastened to the low-mass tubular auxiliary switching element 42, which simultaneously forms the storage space for the gas and can be moved parallel to the main switching element 1.
- There is a current transmission between the switching elements 41 and 42 for example provided as a simple sliding contact (not shown).
- a piston 62 is connected to the main switching element 41 and cooperates with the auxiliary switching element 42, which acts as a cylinder in its interior.
- FIG. 5a shows the entire arc quenching device in the switched-on position, the piston 62 being in the auxiliary switching element 42.
- the driver 43 attached to the main switching element 41 strikes the collar 44 of the auxiliary switching element 42 and releases the latching between the nozzle body 16 and the auxiliary contact 17.
- the spring 45 has previously been tensioned by the relative movement between the two switching elements. It now pulls the nozzle body 16 and the auxiliary switching element 42 at high speed V2 in the switch-off direction, the gas in the storage space being blown through the nozzle 6 against the arc 34.
- FIG. 5b it can be seen how the spring 45 has already pulled the auxiliary switching element 42 so far that the piston 62 is immersed in the auxiliary switching element 42 again and conveys further gas into the arc 34 with the aid of the compression pressure which now arises.
- the auxiliary switching element 42 bears on the ring 46, which is connected to the main switching element 1 via the driver 43.
- the piston 62 is again in the interior of the auxiliary switching element 42, as in FIG. 5 a.
- FIGS. 6 and 7 show the arc extinguishing device according to the invention using a bellows 63 for displacing insulating gas.
- the auxiliary switching element 3 with the storage space 3 is shown shortly after the locking between the auxiliary contact 17 and the nozzle body 16 has been released.
- a gas flow already acts on the arc 34, which is similar to that of FIG. 4, left side, due to the pressure difference p1-p0.
- the storage space 7 touches the bellows 63 in an almost sealing manner along an edge or surface lying on all sides.
- the bellows 63 is held in position by inherent stability or by built-in springs, in which it comes into contact with the storage space during the opening movement.
- the arc extinguishing device according to the invention can also advantageously be used to improve the load switching function of three-position switches, as indicated in FIG. 8. Parts with the same function are given the same reference numerals with reference to FIG. 1.
- the power supply unit connected to the high-voltage plug 33 is grounded via the ground contact 19.
- FIG. 9 schematically shows an arrangement which is possible in principle, parts with the same function again being given the same reference numerals.
- the main switching element 101 is designed with two arms and is actuated by an insulating shaft 49 common to all 3 phases of a switch. Both ends of the main switching element 101 are each provided with an auxiliary switching element 103 with a nozzle body 16, storage space 7 and spring 14. In the In position I, the switching elements 101, 103 each connect the busbar 32 to the high-voltage connector 33.
- FIG. 7 shows the extinguishing position of the double-arm load switch.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Lichtbogenlöscheinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an arc extinguishing device according to the preamble of patent claim 1.
Eine Lichtbogenlöscheinrichtung der genannten Art ist in DE-AS 11 32 622 angegeben. Der dort beschriebene Druckluftschalter besteht aus einem Haupttrennmesserpaar und einem doppelschenkligen Hilfstrennmesser, beide sind in einem gemeinsamen Drehpunkt gelagert. Das Hilfstrennmesser trägt eine Löschkammer und ist mit einem Faltenbalg so verbunden, daß die in letzterem während der Ausschaltbewegung komprimierte Luft in die Löschkammer strömt und dort die Unterbrechung des Lichtbogenstromes herbeiführt. Der Faltenbalg ist dabei durch ein längsverschiebliches, mit einer Innenbohrung versehenes Führungsteil gehalten, das sein erstes Widerlager in einem zum Drehpunkt der Trennmesser exzentrisch angeordneten Punkt und sein zweites Widerlager in einem zur Löschkammer gehörenden Drehgelenk hat. Bei einer Ausschaltbewegung trennt zuerst das Haupttrennmesser und nimmt im weiteren Verlauf das Hilfstrennmesser mit der Löschkammer mit, wobei beide Trennmesser mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit geschwenkt werden. Dabei strömt die durch das Zusammenschieben des Faltenbalges komprimierte Luft in die Löschkammer zur Beblasung der Hilfsschaltstelle.An arc quenching device of the type mentioned is specified in DE-AS 11 32 622. The compressed air switch described there consists of a pair of main cutting blades and a double-leg auxiliary cutting blade, both of which are mounted in a common pivot point. The auxiliary disconnecting knife carries a quenching chamber and is connected to a bellows in such a way that the air compressed in the latter during the switch-off movement flows into the quenching chamber and there causes the arc current to be interrupted. The bellows is held by a longitudinally displaceable guide part provided with an inner bore, which has its first abutment in a point eccentrically arranged to the pivot point of the cutting knife and its second abutment in a swivel joint belonging to the arcing chamber. In the event of a switch-off movement, the main separating knife first cuts and then takes the auxiliary separating knife with the quenching chamber with it, with both separating knives being pivoted at the same angular velocity. The compressed air by pushing the bellows together flows into the quenching chamber for blowing the auxiliary switching point.
In dem bekannten Druckluftschalter wird Luft als Löschmittel eingesetzt. Im Vergleich zu einem hochwertigen Isoliergas, z.B. SF6, verlangt dies für die erfolgreiche Unterbrechung von Strömen in Mittelspannungsnetzen, eine große Strömungsgeschwindigkeit der Luft, die über eine entsprechende Verdichtung während der Ausschaltbewegung erzeugt werden muß. In dem bekannten Schalter wird die Verdichtung durch die Zusammendrückung eines Faltenbalgs erreicht. Die Höhe des Kompressionsdruckes wird dabei durch die Geschwindigkeit bestimmt, mit der der Faltenbalg zusammengedrückt wird. Da während der Kompressionsphase auch beide Trennmesserpaare bewegt werden müssen, ist zur Durchführung von erfolgreichen Ausschaltungen eine verhältnismäßig große Antriebsenergie notwendig.In the known compressed air switch, air is used as an extinguishing agent. In comparison to a high-quality insulating gas, eg SF6, this requires a high flow velocity of the air for the successful interruption of currents in medium-voltage networks, which must be generated by a corresponding compression during the switch-off movement. In the known switch, compression is achieved by compressing a bellows. The level of compression pressure is determined by the speed at which the bellows is compressed. Since both pairs of separating knives also have to be moved during the compression phase, a comparatively large drive energy is required to carry out successful disconnections.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Lichtbogenlöscheinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so zu verbessern, daß sie in mit Isoliergas gefüllten Schaltanlagen in vereinfachter Ausführung bei vergleichsweise geringer mechanischer Antriebsenergie in Lastschaltern eingesetzt werden kann. Die gestellte Aufgabe wird durch eine Lichtbogenlöscheinrichtung der genannten Art mit folgenden Merkmalen gelöst:
- a) Das Hilfsschaltglied (3) ist während des ersten Teiles des Öffnungsvorganges verrastet und eilt dem Hauptschaltglied (1) nach Aufhebung der Verrastung mittels einer zwischen den Schaltgliedern (1, 3) angeordneten, während des ersten Teils des Öffnungsvorgangs spannbaren Feder (14) mit großer Geschwindigkeit (v₂) nach,
- b) das Hilfsschaltglied (3) ist mit einem einseitig in Richtung der Öffnungsbewegung mit einer Öffnung (61) für das Isoliergas versehenen Stauraum (7) bestückt, der mit der Düse (6) in Strömungsverbindung steht, und
- c) das Hauptschaltglied (1) ist mit einem Teil verbunden, das mit dem Stauraum (7) zeitweise zusammenwirkt und mit dem mittels Volumenveränderung Gas durch die
Düse 6 in den Lichtbogen (34) verdrängt wird.
- a) The auxiliary switching element (3) is locked during the first part of the opening process and rushes to the main switching element (1) after release of the locking by means of a spring (14) arranged between the switching elements (1, 3) and tensionable during the first part of the opening process high speed (v₂) after,
- b) the auxiliary switching element (3) is equipped with a storage space (7) provided on one side in the direction of the opening movement with an opening (61) for the insulating gas, which is in flow connection with the nozzle (6), and
- c) the main switching element (1) is connected to a part which interacts temporarily with the storage space (7) and with which gas is displaced by the
volume 6 through thenozzle 6 into the arc (34).
Die erfindungsgemäße Löscheinrichtung soll mit dem in der vollständig gekapselten Schaltanlage vorhandenen hochwertigen Isoliergas, z.B. SF6 arbeiten. Da auf Grund der elektronegativen Eigenschaften des Gases auch die Entionisierungseigenschaften im Nulldurchgang des zu unterbrechenden Lichtbogens mehrfach besser als bei Luft sind, genügt eine vergleichsweise geringe Stromungsgeschwindigkeit in der Düse. Aus diesem Grund sieht die Erfindung für die Erzeugung der Gasströmung während der Brenndauer des Lichtbogens zumindest im ersten Abschnitt den in einem mit dem Hilfsschaltglied bewegten, offenen Stauraum entstehenden Staudruck vor. Lediglich bei länger brennenden Bögen, z.B. in den letztlöschenden Phasen eines Drehstromsystems wird eine zusätzliche Kompression wirksam. Die Erzeugung des Stau- und Kompressionsdruckes erfolgt in energiesparender Weise durch folgende Reihenfolge im Bewegungsablauf eines Öffnungsvorgangs:
- stromloses Öffnen des Hauptschaltgliedes bei beliebig niedriger Geschwindigkeit, gleichzeitiges Aufladen eines zwischen den beiden Schaltgliedern vorgesehenen Federspeichers;
- Lösen des Hilfsschaltgliedes aus seiner Verrastung, Entstehung desLichtbogens;
- nacheilende Bewegung des Hilfsschaltgliedes unter der Wirkung des zwischen den beiden Schaltgliedern wirkenden Federspeichers, Einsatz der Gasströmung gegen den Lichtbogen mittels Staudruck,
- Verstärkung der Gasströmung durch Kompression im zweiten Teil der Nacheilbewegung, intensive Blasung bei längeren Lichtbögen.The extinguishing device according to the invention is intended to work with the high-quality insulating gas, for example SF6, present in the completely encapsulated switchgear. Since, due to the electronegative properties of the gas, the deionization properties at the zero crossing of the arc to be interrupted are several times better than with air, a comparatively low flow rate in the nozzle is sufficient. For this reason, the invention provides for the generation of the gas flow during the burning time of the arc, at least in the first section, the dynamic pressure which arises in an open storage space which is moved with the auxiliary switching element. Additional compression is only effective in the case of arches that burn longer, for example in the last extinguishing phases of a three-phase system. The accumulation and compression pressure is generated in an energy-saving manner by the following sequence in the movement sequence of an opening process:
- Currentless opening of the main switching element at any low speed , simultaneous charging of a spring accumulator provided between the two switching elements;
- releasing the auxiliary switching element from its latching, formation of the arc;
- lagging movement of the auxiliary switching element under the action of the spring accumulator acting between the two switching elements, use of the gas flow against the arc by means of dynamic pressure,
- Increasing the gas flow through compression in the second part of the lagging movement, intensive blowing with longer arcs.
Der angegebene Bewegungsablauf ermöglicht die Verwendung eines vorteilhaften Antriebs mit vergleichsweise geringer Energie, da die Bewegung des je nach Stromstärke mehr oder weniger massebehafteten Hauptschaltgliedes und die Aufladung des Federspeichers grundsätzlich ohne Einfluß auf den Lichtbogenunterbrechungsvorgang ist und daher zeitlich nicht eng begrenzt sein muß.Da das Hilfsschaltglied den Betriebsstrom nur einige Millisekunden führen muß, kann es massearm ausgeführt sein und läßt sich daher schnell auf eine große Geschwindigkeit bringen.The specified sequence of movements enables the use of an advantageous drive with comparatively low energy, since the movement of the main switching element, which is more or less mass-dependent depending on the current intensity, and the charging of the spring accumulator is fundamentally without influence on the arc interruption process and therefore need not be limited in time the operating current only has to carry a few milliseconds, it can be of low mass and can therefore be brought up to high speed quickly.
Zweckmäßige Aus- und Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind in den Unteransprüchen angegeben.Appropriate training and further developments of the inventive concept are specified in the subclaims.
Zum besseren Verständnis wird die Erfindung im folgenden an Hand von Zeichnungen erläutert.For a better understanding, the invention is explained below with reference to drawings.
So stellen dar:
- Figur 1 Ansicht eines Lastschalterpoles mit schwenkbaren Schaltgliedern mit der erfindungsgemäßen Lichtbogenlöscheinrichtung in Stellung EIN (I).
Figur 2 Teilansicht von Figur 1 während der Lichtbogenunterbrechung.Figur 3 wieFigur 2, jedoch mit einer Variante für das Hilfsschaltglied.Figur 4 Schnitt A-B nachFigur 2 durch Düsenkörper und Stauraum.- Figur 5a,b,c Schematische Ansicht eines Lastschalterpoles mit längsverschiebbaren Schaltgliedern, in den Stellungen "Eingeschaltet" (5a), während der Unterbrechung (5b), und "Ausgeschaltet" (5c).
Figur 6 Teilansicht von Figur 1 während der Lichtbogenunterbrechung mit Blasebalg.Figur 7 Schnitt A-B nachFigur 6 durch Düsenkörper und Blasebalg.Figur 8 Ansicht eines Poles eines Dreistellungsschalters mit der erfindungsgemäßen Lichtbogenlöscheinrichtung.- Figur 9 Schematische Darstellung eines Lastschalters mit Doppelunterbrechung.
- Figure 1 view of a load switch pole with pivoting switching elements with the arc extinguishing device according to the invention in the ON position (I).
- Figure 2 partial view of Figure 1 during the arc interruption.
- Figure 3 as Figure 2, but with a variant for the auxiliary switching element.
- Figure 4 section AB of Figure 2 through the nozzle body and storage space.
- Figure 5a, b, c Schematic view of a load switch pole with longitudinally displaceable switching elements, in the positions "switched on" (5a), during the interruption (5b), and "switched off" (5c).
- Figure 6 partial view of Figure 1 during the arc interruption with bellows.
- Figure 7 section AB of Figure 6 through the nozzle body and bellows.
- Figure 8 View of a pole of a three-position switch with the arc extinguishing device according to the invention.
- Figure 9 Schematic representation of a circuit breaker with double interruption.
In Figur 1 ist ein in einem geschlossenen, mit Isoliergas gefülltem Gehäuse 31 eingebauter Lastschalterpol dargestellt. Der Strom fließt in Stellung I von der Sammelschiene 32 über den Anschluß 12 zum Hauptkontakt 11, über das Hauptschaltglied 1 zum Drehpunkt 8 am ortsfesten Kontakt 4 und zum Anschluß 13, der auf dem Hochspannungsstecker 33 aufgebaut ist. Die Betätigung des Lastschalters erfolgt durch die im Gehäuse 31 dicht geführte Welle 2 und die Isolierschaltstange 48.1 shows a load switch pole installed in a closed
Das Hauptschaltglied 1 besteht aus zwei parallelen Messern, die den Nennstrom und im Störungsfall auch die Kurzschlußbelastung aufnehmen. (Fig.4). Die beiden Messer kontaktieren in üblicher Weise in Stellung I den Hauptkontakt 11. In dem dargestellten Beispiel ist nach Fig.2 die erfindungsgemäße Löscheinrichtung mit dem Hilfsschaltglied 3, dem Düsenkörper 16 und dem Stauraum 7 zwischen den Messern des Hauptschaltgliedes 1 angeordnet und ebenfalls um den Drehpunkt 8 schwenkbar. Ein mit der Öffnung 61 im zweiten Teil der Schwenkbewegung des Hilfsschaltgliedes 3 zusammenwirkender, auf dem Hauptschaltglied 1 befestigter Kolben 62 vervollständigt diese Ausführung der erfindungsgemäßen Lichtbogenlöscheinrichtung. Die Feder 14 ist an beiden Schaltgliedern 1, 3 angelenkt, sie beschleunigt während der Unterbrechung das nacheilende Hilfsschaltglied 3 und zieht es bis zum Anschlag 5. In dieser Stellung ist der Kolben 62 voll in den Stauraum 7 eingetaucht.The main switching element 1 consists of two parallel knives that absorb the nominal current and, in the event of a fault, the short-circuit load. (Fig.4). The two knives contact the
In Figur 2 hat das Hauptschaltglied 1 bei einer Ausschaltung nahezu die Stellung 0 erreicht. Das Hilfsschaltglied 3 war kurz davor durch den Mitnehmer 9 aus der in Stellung I wirkenden Verrastung zwischen dem Düsenkörper 16 und den am ortsfesten Kontakt befestigten Hilfskontakt 17 gelöst worden und eilt nun unter der Wirkung der Feder 14 mit der Geschwindigkeit v₂ dem mit der deutlich kleineren Geschwindigkeit v₁ bewegten Hauptschaltglied 1 nach. Die Pfeile zeigen die Richtung der Gasströmung an.In Figure 2, the main switching element 1 has almost reached the 0 position when switched off. The
Die Figur 4 zeigt in Schnittdarstellung zwei verschiedene Phasen der Beblasung des Lichtbogens. Auf der linken Seite wirkt der durch die Bewegung des Hilfsschaltgliedes 3 hervorgerufene Staudruck p₁, die Pfeile zeigen dabei wie das Gas in den Stauraum 7 strömt, dort gestaut wird und wegen der sich dabei bildenden Druckdifferenz p₁-p₀ durch die Düse 6 mit großer Geschwindigkeit zum Lichtbogen 34 gelenkt wird.FIG. 4 shows a sectional view of two different phases of blowing the arc. On the left side acts by the movement of the
Auf der rechten Seite hat das Hauptschaltglied die Offenstellung 0 erreicht; der Kolben 62 befindet sich bereits in der Öffnung 61 und komprimiert nun das im Stauraum 7 befindliche Gas auf den Druck p₂ und verstärkt die Gasströmung durch die Düse 6, da p₂ > p₁.On the right side, the main switching element has reached the
Das Hilfsschaltglied 3 ist zwischen den Messern des Hauptschaltgliedes 1 angeordnet. Es kann als massearmes Bauteil am besten aus einem Leichtmetall hergestellt werden. Der Mitnehmer 9 ist zwischen den beiden Messern des Hauptschaltgliedes 1 drehbar so angeordnet, daß er in der Ruhelage der beiden Schaltglieder 1, 3 nicht wesentlich aus deren Profil herausragt. Der Anschlag 5 begrenzt die Bewegung des Hilfsschaltgliedes 3 in der Ruhelage und besorgt dessen Mitnahme bei Eisnchaltbewegungen. (Figur 1 und 2).The
Bei einer anderen Ausführung der Erfindung ist das nacheilende Hilfsschaltglied selbst als elastisches Teil in Form einer Biegefeder 15 ausgeführt (Figur 3). Die Biegefeder 15 ist dabei in der Nähe des Drehpunktes 8 beispielsweise an einer die beiden Messer des Hauptschaltglieds 1 verbindenden Traverse 35 befestigt bzw. eingespannt; sie kann zweckmäßig aus mehreren Lagen eines Federbandstahls geschichtet ausgeführt werden. Die kurzzeitige Strombelastung bei dem Unterbrechungsvorgang kann von dem Federquerschnitt oder von einer oder mehreren Lagen eines Bandes von hoher Leitfähigkeit (z.B.Cu) übernommen werden, die zusätzlich zur Biegefeder 15 vorgesehen sein können. Die gesamte zur Erzielung der Geschwindigkeit V₂ erforderliche Energie wird in der Biegefeder 15 bei der Ausschaltung bis zur Mitnahme des nacheilenden Hilfsschaltgliedes 3 gespeichert.In another embodiment of the invention, the lagging auxiliary switching element is itself designed as an elastic part in the form of a spiral spring 15 (FIG. 3). The
In Figur 3 ist außerdem eine Variante des Mitnehmers dargestellt, der aus einem Hebelgelenkt 36 besteht. In der Strecklage des Gelenkes erfolgt dabei die Mitnahme des Hilfsschaltgliedes 3 bei Beginn des Löschvorganges, während am Ende der Ausschaltbewegung (gestrichelt) das Gelenk zwischen die beiden Messer des Hauptschaltgliedes 1 klappt und nicht durch hervorstehende Teile die Isolationsabstände zu anderen spannungsführenden oder geerdeten Teilen verringert.In Figure 3, a variant of the driver is also shown, which consists of a lever joint 36. In the extended position of the joint, the
In den Figuren 5a, b und c ist schematisch dargestellt, wie die erfindungsgemäße Lichtbogenlöscheinrichtung auch bei Schublastschaltern eingesetzt werden kann. Hierbei können vorteilhafterweise beide Schaltglieder 41, 42, als zylindrische oder rohrförmige Teile ausgebildet sein. Der ortsfeste Kontakt umfaßt einen Tulpenkontakt 51, der im eingeschalteten Zustand den Strom auf das Hauptschaltglied 41 überträgt, von dem ihn der ortsfeste Kontakt 47 zum unteren Schalteranschluß ableitet. Der Hilfskontakt 17 ist, wie bei den bereits beschriebenen Ausführungen, mit dem Düsenkörper 16 verrastet. Der Düsenkörper 16 ist an dem massearmen rohrförmigen Hilfsschaltglied 42 befestigt, das gleichzeitig den Stauraum für das Gas bildet und sich parallel zum Hauptschaltglied 1 verschieben läßt. Zwischen den Schaltgliedern 41 und 42 ist eine Stromübertragung, z.B. als einfacher Schleifkontakt vorgesehen (nicht dargestellt). Mit dem Hauptschaltglied 41 ist ein Kolben 62 verbunden, der mit dem in seinem Inneren als Zylinder wireknden Hilfsschaltglied 42 zusammenwirkt.FIGS. 5a, b and c show schematically how the arc quenching device according to the invention can also be used with drawer switches. Advantageously, both switching
Figur 5a zeigt die gesamte Lichtbogenlöscheinrichtung in der eingeschalteten Stellung, der Kolben 62 steht dabei im Hilfsschaltglied 42. Nach Öffnen des Hauptschaltgliedes 41 (Fig.5b) und Erreichen der der Mindestlöschdistanz entsprechenden Stellung schlägt der am Hauptschaltglied 41 befestigte Mitnehmer 43 am Bund 44 des Hilfsschaltgliedes 42 an und löst die Verrastung zwischen dem Düsenkörper 16 und dem Hilfskontakt 17. (Linke Seite von Figur 5b). Durch die Relativbewegung zwischen den beiden Schaltgliedern ist vorher die Feder 45 gespannt worden. Sie zieht nun den Düsenkörper 16 und das Hilfsschaltglied 42 mit der großen Geschwindigkeit V₂ in Ausschaltrichtung, wobei das im Stauraum befindliche Gas durch die Düse 6 gegen den Lichtbogen 34 geblasen wird. Auf der rechten Seite der Figur 5b ist zu sehen, wie die Feder 45 das Hilfsschaltglied 42 bereits soweit nachgezogen hat, daß der Kolben 62 wieder in das Hilfsschaltglied 42 eintaucht und mit Hilfe des nun entstehenden Kompressionsdruckes weiteres Gas in den Lichtbogen 34 fördert.FIG. 5a shows the entire arc quenching device in the switched-on position, the
In der Ausschaltstellung Fig.5c liegt das Hilfsschaltglied 42 am Ring 46 an, der über den Mitnehmer 43 mit dem Hauptschaltglied 1 verbunden ist. Der Kolben 62 steckt dabei wieder wie in Fig.5a ganz im Inneren des Hilfsschaltgliedes 42.5c, the
In Figur 6 und 7 ist die erfindungsgemäße Lichtbogenlöscheinrichtung unter Verwendung eines Blasebalgs 63 zur Verdrängung von Isoliergas dargestellt. Im linken Teil von Figur 7 ist dabei das Hilfsschaltglied 3 mit dem Stauraum 3 kurz nach Aufhebung der Verrastung zwischen dem Hilfskontakt 17 und dem Düsenkörper 16 gezeigt. Auf dem Lichtbogen 34 wirkt bereits eine Gasströmung ein, die ähnlich wie nach Figur 4, linke Seite, durch die Druckdifferenz p₁-p₀ zustande kommt. Auf der rechten Seite der Figur 7 berührt der Stauraum 7 den Balg 63 längs einer allseitig anliegenden Kante oder Fläche nahezu abdichtend. Im weiteren Bewegungsablauf findet eine Gasverdrängung durch die Zusammendrückung des Balgs 63 statt, was auf Grund des größeren Druckes p₂ eine verstärkte Blaswirkung in der Düse zur Folge hat. In Figur 7 ist außerdem noch die Endlage des Hauptschaltglieds 1 mit dem Balg 63 eingezeichnet, die sowohl in der eingeschalteten, als auch in der ausgeschalteten Stellung der Löscheinrichtung eintritt.FIGS. 6 and 7 show the arc extinguishing device according to the invention using a
Der Balg 63 wird durch Eigenstabilität bzw. durch eingebaute Federn in der Lage gehalten, in der er während der Öffnungsbewegung mit dem Stauraum in Verbindung kommt.The bellows 63 is held in position by inherent stability or by built-in springs, in which it comes into contact with the storage space during the opening movement.
Die erfindungsgemäße Lichtbogenlöscheinrichtung kann auch vorteilhaft zur Verbesserung der Lastschaltfunktion von Dreistellungsschaltern eingesetzt werden, wie dies in Fig. 8 angegeben ist. Funktionsgleiche Teile sind dabei unter Verweis auf Fig.1 mit denselben Bezugszeichen angegeben. In der dritten Stellung des Schaltgliedes 1 wird das mit dem Hochspannungsstecker 33 verbundene Netzteil über den Erdungskontakt 19 geerdet.The arc extinguishing device according to the invention can also advantageously be used to improve the load switching function of three-position switches, as indicated in FIG. 8. Parts with the same function are given the same reference numerals with reference to FIG. 1. In the third position of the switching element 1, the power supply unit connected to the high-
Auch für Lastschalter mit Doppelunterbrechung läßt sich die Erfindung mit Vorteil anwenden, besonders wenn deren Einsatz bei größeren Spannungen oder/und bei großen Lastströmen erfolgen soll. In Fig. 9 ist eine prinzipiell mögliche Anordnung schematisch dargestellt, wobei wiederum funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen angegeben sind. Das Hauptschaltglied 101 ist hier zweiarmig ausgeführt und wird von einer für alle 3 Phasen eines Schalters gemeinsamen Isolierwelle 49 betätigt. Beide Enden des Hauptschaltgliedes 101 sind mit je einem Hilfsschaltglied 103 mit Düsenkörper 16, Stauraum 7 und Feder 14 versehen. In der Stellung I verbinden dabei die Schaltglieder 101, 103 jeweils die Sammelschiene 32 mit dem Hochspannungsstekker 33. Figur 7 zeigt die Löschstellung des doppelarmigen Lastschalters.The invention can also be used with advantage for load switches with double interruption, especially if they are to be used at higher voltages and / or at large load currents. FIG. 9 schematically shows an arrangement which is possible in principle, parts with the same function again being given the same reference numerals. The
- Hauptschaltglied 1Main switching element 1
-
Schalterwelle 2
Switch shaft 2 -
Hilfsschaltglied 3
Auxiliary switching element 3 -
Ortsfester Kontakt 4
Fixed contact 4 -
Anschlag 5
Stop 5 -
Düse 6
Nozzle 6 -
Stauraum 7
Storage space 7 -
Drehpunkt 8
Pivotal point 8 -
Mitnehmer 9
Driver 9
-
Hauptkontakt 11
Main contact 11 -
Anschluß 12
Connection 12 -
Anschluß 13
Connection 13 -
Schraubenfeder 14
Coil spring 14 -
Biegefeder 15Bending
spring 15 -
Düsenkörper 16
Nozzle body 16 -
Hilfskontakt 17
Auxiliary contact 17
-
Erdungskontakt 19
Earth contact 19 -
Gehäuse 31
Housing 31 -
Sammelschiene 32
Busbar 32 -
Hochspannungsstecker 33
High voltage connector 33 -
Lichtbogen 34
Arc 34 -
Traverse 35
Truss 35 -
Hebelgelenk 36
Lever joint 36
-
Hauptschaltglied 41
Main switching element 41 -
Hilfsschaltglied 42
Auxiliary switching element 42 -
Mitnehmer 43
Driver 43 -
Bund 44
Confederation 44 -
Schraubenfeder 45
Coil spring 45 -
Ring 46
Ring 46 -
ortsfester Kontakt 47
stationary contact 47 -
Isolierschaltstange 48Isolating
switch rod 48 -
Isolierwelle 49
Isolation shaft 49 -
Tulpenkontakt 51
Tulip contact 51
-
Öffnung im Stauraum 61Opening in
storage space 61 -
Kolben 62
Piston 62 - Balg 63Bellows 63
-
Hauptschaltglied 101
Main switching element 101 -
Hilfsschaltglied 103
Auxiliary switching element 103
Claims (17)
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
characterized by the following features:
gekennzeichnet durch folgenden Ablauf bei der Öffnungsbewegung:
characterized by the following sequence of opening movements:
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schaltglieder (1, 3) während des Öffnungsvorgangs um einen mit dem zweit en ortsfesten Kontakt (4) verbundenen Drehpunkt (8) schwenkbar sind.3. arc quenching device for load switch according to claim 1 or 2,
characterized,
that the switching elements (1, 3) can be pivoted during the opening process about a pivot point (8) connected to the second fixed contact (4).
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schaltglieder (41, 42) während des Öffnungsvorgangs gegen einen letztere über elektrische Verbindungen mit dem zweiten ortsfesten Kontakt (47) verbundenen Festpunkt auf je einer geraden oder gekrümmten Achse verschiebbar sind.4. arc quenching device for load switch according to claim 1 or 2,
characterized,
that the switching elements (41, 42) can be displaced on a straight or curved axis during the opening process against a latter via electrical connections to the second fixed contact (47).
dadurch gekennzeichnet,
daß das Hauptschaltglied (1) zur Verdrängung des Isoliergases mit einem Kolben (62) verbunden ist, der durch die Öffnung (61) annähernd dicht schließend in den Stauraum (7) eintaucht.5. arc quenching device for load switch according to one of claims 1 to 4,
characterized,
that the main switching element (1) for displacing the insulating gas is connected to a piston (62) which, through the opening (61), plunges almost tightly into the storage space (7).
dadurch gekennzeichnet,
daß ein am Hauptschaltglied (1) befestigter Balg (63) an den Stauraum (7) annähernd dicht schließend so anliegt, daß aus Stauraum (7) und Volumen des Balgs (63) ein gemeinsames Volumen entsteht, welches durch Zusammendrücken des Balgs (63) die Verdrängung von Isoliergas bewirkt.6. arc quenching device for load switch according to one of claims 1 to 4,
characterized,
that a bellows (63) attached to the main switching element (1) bears almost tightly against the storage space (7) in such a way that the storage space (7) and volume of the bellows (63) form a common volume which is obtained by compressing the bellows (63) the displacement of insulating gas.
dadurch gekennzeichnet,
daß als Feder eine mit je einem Ende an je einem Schaltglied (1, 3, 41, 42) angelenkte Schraubenfeder (45, 14) oder gewickelte Biegefeder vorgesehen ist.7. arc quenching device for load switch according to claim 1,
characterized,
that a spring with a helical spring (45, 14) articulated with one end each to a switching element (1, 3, 41, 42) or coiled spiral spring is provided.
dadurch gekennzeichnet,
daß das Hilfsschaltglied (3) als Biegefeder (15), die in der Nähe des Drehpunktes (8) an dem Hauptschaltglied (1) kontaktgebend befestigt ist, ausgebildet ist.8. arc quenching device for load switch according to claim 1, 2 or 3,
characterized,
that the auxiliary switching element (3) is designed as a spiral spring (15), which is attached to the main switching element (1) in a contact-making manner in the vicinity of the pivot point (8).
dadurch gekennzeichnet,
daß das Hilfsschaltglied (3) in Schwenkrichtung flexible bandförmige Beilagen aus gut leitendem Werkstoff enthält.9. arc quenching device for load switch according to claim 8,
characterized,
that the auxiliary switching element (3) contains flexible band-shaped inserts made of highly conductive material in the pivoting direction.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verrastung aus einem die Düse (6) umgebenden Düsenkörper (16) aus einem metallischen Werkstoff und dem zum ortsfesten Kontakt gehörenden Hilfskontakt (17) besteht.10. arc quenching device for load switch according to claim 1 or 2,
characterized,
that the latching consists of a nozzle body (16) surrounding the nozzle (6) made of a metallic material and the auxiliary contact (17) belonging to the fixed contact.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Düsenkörper (16) eine kugel- oder birnenähnliche und die Kontaktfedern des Hilfskontaktes (17) eine lyraähnliche Form aufweisen.11. arc quenching device for load switch according to claim 10,
characterized,
that the nozzle body (16) has a spherical or pear-like shape and the contact springs of the auxiliary contact (17) have a lyra-like shape.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verrastung durch einen am Hauptschaltglied (1, 41, 101) befestigten Mitnehmer (9, 36, 43) kurz vor Erreichen der Mindestlöschdistanz des Hauptschaltgliedes (1, 41, 101) mittels formschlüssiger Mitnahme des Hilfsschaltgliedes (3, 42, 103) aufgehoben wird.12. Arc quenching device for load switch according to one of claims 1 or 2, 10 or 11,
characterized,
that the latching by a carrier (1, 41, 101) attached to the main switching element (1, 41, 101) is canceled shortly before the minimum extinguishing distance of the main switching element (1, 41, 101) is reached by means of positive engagement of the auxiliary switching element (3, 42, 103) becomes.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Stauraum (7, 42) mit der Düse (6) über abgerundete, sich stetig verjüngende Querschnitt verbunden ist.13. Arc quenching device for load switches according to one or more claims 1, 2, 5 or 6,
characterized,
that the storage space (7, 42) is connected to the nozzle (6) via a rounded, continuously tapering cross section.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Stauraum (7) von dünnwandigen Blech- oder Isolierstoffwänden so begrenzt wird, daß in Öffnungsrichtung ein ausreichender Querschnitt (61) für den Eintritt des Isoliergases freibleibt.14. Arc extinguishing device for load switches according to one or more claims 1, 2, 5 or 6,
characterized,
that the storage space (7) is delimited by thin-walled sheet metal or insulating material walls so that a sufficient cross-section (61) remains free in the opening direction for the entry of the insulating gas.
dadurch gekennzeichnet,
daß das Hauptschaltglied (1) den Drehpunkt (8) in einer dritten Stellung mit einem Erdungskontakt (19) verbindet.15. arc quenching device for load switch according to one of claims 1 to 3 and 5 to 14,
characterized,
that the main switching element (1) connects the pivot point (8) in a third position to an earth contact (19).
dadurch gekennzeichnet,
daß das Hauptschaltglied (101) mittels einer Isolierstoffwelle (49) schwenkbar und beidseitig mit ortsfesten Kontakten (11 ) verbindbar ist, wobei an beiden Seiten je ein Hilfsschaltglied (103) angebracht ist.16. Arc extinguishing device for load switch according to one of claims 1, 2 and 5 to 11,
characterized,
that the main switching element (101) can be pivoted by means of an insulating material shaft (49) and can be connected on both sides to stationary contacts (11), an auxiliary switching element (103) being attached to each side.
dadurch gekennzeichnet,
daß als Isoliergas SF6 oder eine hochgradig SF6 enthaltende Gasmischung eingesetzt ist.17. Arc quenching device for circuit breakers according to one of the preceding claims
characterized,
that SF6 or a gas mixture containing highly SF6 is used as the insulating gas.
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