EP0800191A2 - Circuit breaker - Google Patents

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EP0800191A2
EP0800191A2 EP97810118A EP97810118A EP0800191A2 EP 0800191 A2 EP0800191 A2 EP 0800191A2 EP 97810118 A EP97810118 A EP 97810118A EP 97810118 A EP97810118 A EP 97810118A EP 0800191 A2 EP0800191 A2 EP 0800191A2
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EP
European Patent Office
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circuit breaker
contact
breaker according
central axis
erosion
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Application number
EP97810118A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0800191B1 (en
EP0800191A3 (en
Inventor
Lukas Dr. Zehnder
Robert Anderes
Bodo Dr. Brühl
Christian Dähler
Kurt Dr. Kaltenegger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Schweiz AG
Original Assignee
ABB Schweiz AG
ABB Asea Brown Boveri Ltd
Asea Brown Boveri AB
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Filing date
Publication date
Application filed by ABB Schweiz AG, ABB Asea Brown Boveri Ltd, Asea Brown Boveri AB filed Critical ABB Schweiz AG
Priority to EP03015962A priority Critical patent/EP1359597B1/en
Publication of EP0800191A2 publication Critical patent/EP0800191A2/en
Publication of EP0800191A3 publication Critical patent/EP0800191A3/en
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Publication of EP0800191B1 publication Critical patent/EP0800191B1/en
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    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H33/12—Auxiliary contacts on to which the arc is transferred from the main contacts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/30—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H01H33/7015—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid characterised by flow directing elements associated with contacts
    • H01H33/7038—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid characterised by flow directing elements associated with contacts characterised by a conducting tubular gas flow enhancing nozzle
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    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H33/18—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts using blow-out magnet
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    • 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 is based on a circuit breaker according to the preamble of claim 1.
  • a circuit breaker which has an arcing chamber with two fixed, spaced-apart erosion contacts.
  • the quenching chamber is filled with an insulating gas, preferably SF 6 gas under pressure.
  • an insulating gas preferably SF 6 gas under pressure.
  • the bridging contact concentrically surrounds the cylindrical erosion contacts.
  • the bridging contact and the two erosion contacts form a power current path which is only subjected to current when it is switched off.
  • the bypass contact slides down from a first of the erosion contacts and draws an arc, which initially burns between the first erosion contact and the end of the bypass contact facing it.
  • the pressurized insulating gas required for the blowing is generally generated by means of a blowing piston connected to the movable bypass contact.
  • This circuit breaker also has a nominal current path parallel to the power current path, which carries the operating current when the circuit breaker is switched on.
  • the nominal current path is arranged concentrically around the power current path.
  • the bridging contact is mechanically rigidly connected to a movable nominal current contact arranged in the nominal current path.
  • the bridging contact Due to its dimensions, the bridging contact has a comparatively large mass to be moved, which has to be accelerated and braked during switching operations.
  • the circuit breaker drive must provide the energy required for this.
  • Another circuit breaker is known from the published patent application DE 31 27 962 A1, which has an arcing chamber with two fixed, spaced-apart erosion contacts.
  • the quenching chamber is filled with an insulating gas, preferably SF 6 gas under pressure.
  • an insulating gas preferably SF 6 gas under pressure.
  • the bridging contact concentrically surrounds the cylindrical erosion contacts.
  • Of the Bridging contact is also designed here as a nominal current contact. Opening this circuit breaker is similar to the circuit breaker described above.
  • this bridging contact Due to its dimensions, this bridging contact also has a comparatively large mass to be moved, which must be accelerated and braked during switching operations.
  • the circuit breaker drive must provide the energy required for this.
  • the invention solves the problem of creating a circuit breaker of the type mentioned, in which an increase in the speed of the bridging contact is achieved with a comparatively small and low-energy drive.
  • the circuit breaker's rated current path should have a particularly high fatigue strength.
  • the bridging contact is arranged inside the erosion contact arrangements and extends along the central axis, it can be designed with an advantageously small diameter and thus with a particularly small mass.
  • This circuit breaker can therefore be operated at a comparatively high opening speed, since this low-mass bridging contact can be accelerated effectively with a comparatively small and advantageously inexpensive drive and can be braked again reliably at the end of the opening movement.
  • the bridging contact is also designed here as a simple switching pin, which has no resilient contact elements, it is therefore comparatively simple and inexpensive to manufacture.
  • the movable nominal current contact is moved much more slowly than the bridging contact connected to it via a speed-reducing lever linkage.
  • the service life of the rated current contacts is advantageously increased due to the lower mechanical stress, which significantly improves the availability of the circuit breaker.
  • the movable nominal current contact is accommodated in a volume which is completely separated from the area of the circuit breaker in which hot gases and combustion particles generated by the arc occur. These hot gases and combustion particles can therefore not negatively influence the nominal current contacts, which advantageously increases their stability and thus their service life.
  • a further advantageous reduction in the cost of the circuit breaker designs according to the invention results from the fact that the erosion contact arrangements and in some cases also the housing parts are constructed from identical parts in mirror image to a plane of symmetry.
  • FIG. 1 shows a schematically represented section through the contact zone 1 of the arcing chamber of a first embodiment of a circuit breaker according to the invention in the switched-on state.
  • the quenching chamber is arranged centrally symmetrically about a central axis 2.
  • a cylindrical, metallic switching pin 3 which can be moved along the central axis 2 by means of a drive (not shown).
  • the switching pin 3 has a dielectrically favorably shaped tip 4, which can be provided with an electrically conductive, erosion-resistant material if required. In the switched-on state, the switching pin 3 electrically bridges a distance a between two erosion contact arrangements 5, 6.
  • the erosion contact arrangement 5 has a schematically illustrated contact basket 7, which is electrically conductively connected to a shoulder of a plate-shaped carrier 8 made of metal.
  • the contact basket 7 has contact fingers made of metal, which resiliently rest on the surface of the switching pin 3.
  • an erosion plate 9 has been connected to this carrier 8 using one of the known methods, in such a way that the ends 10 the contact fingers are protected against erosion.
  • the erosion plate 9 is preferably made of graphite, but it can also consist of other electrically conductive, erosion-resistant materials such as, for example, tungsten copper connections.
  • the surface of the erosion plate 9 facing away from the carrier 8 is protected against arcing by means of an annular cover 36 made of an erosion-resistant insulating material. In addition, the cover 36 prevents the arc base from moving too far into the storage volume 17.
  • the structure of the erosion contact arrangement 6 corresponds to that of the erosion contact arrangement 5, but it is arranged as a mirror image of the latter.
  • a dash-dotted one Line 11 indicates the plane of reflection which is perpendicularly penetrated by the central axis 2.
  • the erosion contact arrangement 6 has a schematically illustrated contact basket 12, which is connected in an electrically conductive manner to a shoulder of a plate-shaped carrier 13 made of metal.
  • the contact basket 12 has contact fingers made of metal, which resiliently rest on the surface of the switching pin 3.
  • an erosion plate 14 On the side of the carrier 13 facing the erosion contact arrangement 5, at the point of the smallest distance between the two erosion contact arrangements 5 and 6, an erosion plate 14 has been connected to this carrier 13 using one of the known methods, in such a way that the ends 15 the contact fingers are protected against erosion.
  • the erosion plate 14 is preferably made of graphite, but it can also consist of other electrically conductive, erosion-resistant materials such as, for example, tungsten copper connections.
  • the surface of the erosion plate 14 facing away from the carrier 13 is protected against arcing by means of an annular cover 41 made of an erosion-resistant insulating material.
  • the cover 41 prevents the arc base from migrating too far into the storage volume 17.
  • the carriers 8 and 13 and the partition 16 enclose an annular storage volume 17, which is designed for storing the pressurized insulating gas provided for blowing the arc.
  • the carrier 8 represents an end face of a cylinder-shaped exhaust volume 18 completely enclosed by metallic walls.
  • the carrier 13 represents an end face of a cylinder-shaped exhaust pipe completely metallic walls of enclosed exhaust volume 19. If a nominal current path is provided, the movable nominal current contacts present in this nominal current path represent the electrically conductive connection between the metallic walls of the two exhaust volumes 18 and 19 when the circuit breaker is switched on.
  • the switching pin 3 becomes in this case only comparatively small stray currents flow through it.
  • the carrier 13 is provided with a bore 20, which is closed with a check valve 21 shown schematically.
  • a line 22 is connected to the bore 20, which leads the insulating gas compressed by a piston-cylinder arrangement that is operatively connected to the switching pin 3 to the storage volume 17 during a switch-off process.
  • an inflow of the pressurized insulating gas into the storage volume 17 is only possible if there is a lower pressure in the storage volume 17 than in the line 22.
  • FIG. 2 shows a schematically illustrated section through the contact zone 1 of a first embodiment of the arcing chamber of a circuit breaker according to the invention during the opening.
  • the switching pin 3 has drawn an arc 23 between the erosion plates 9 and 14 in the course of its opening movement in the direction of arrow 27.
  • the arc 23 thermally acts on the insulating gas surrounding it and thereby briefly increases the pressure in this area of the arcing chamber, designated as the arc zone 24.
  • the pressurized insulating gas is briefly stored in the storage volume 17. However, part of the pressurized insulating gas flows through an opening 25 into the exhaust volume 18 and through an opening 26 into the exhaust volume 19.
  • the switching pin 3 is connected to a piston-cylinder arrangement, in which insulating gas is compressed during a switch-off process. As indicated by an arrow 28, this compressed insulating gas is introduced into the storage volume 17 through the line 22 when the pressure in the storage volume 17 is lower than in the line 22. This is the case, for example, when the arc 23 is so low in current, that it cannot heat the arc zone 24 intensely enough. However, if a high-current arc 23 heats the arc zone 24 very strongly, so that a high pressure of the insulating gas occurs in the storage volume 17, an excess pressure valve 29 opens after a predetermined limit value is exceeded and the excess pressure is released into the exhaust volume 18. However, it is also possible if the circuit breaker is designed, for example, only for comparatively small breaking currents, to dispense with the pressure relief valve.
  • FIG. 3 shows a partial section through a contact zone, provided with blowing coils 30 and 31, of a circuit breaker according to the invention in the switched-off state.
  • the magnetic field of the blow coils 30 and 31 sets the arc 23 in rotation in a known manner when it is switched off.
  • the blow coil 30 is embedded in a recess in the carrier 8, the one winding end 32 having a bare metal contact surface which is pressed by means of a screw 33 against the bare metal surface of the carrier 8.
  • the winding end 32 is thus electrically conductively connected to the carrier 8.
  • Electrical insulation 34 is provided between the remaining surface of the blow coil 30 facing the carrier 8 and the carrier 8.
  • This insulation 34 also distances the Winding coils 30 from each other.
  • the other winding end 35 of the blow coil 30 is electrically conductively connected to the erosion plate 9.
  • the surface of the blow coil 30 facing away from the carrier 8 and part of the surface of the erosion plate 9 is protected against arcing by means of a cover 36 made of an erosion-resistant insulating material.
  • the blow coil 31 is embedded in a recess in the carrier 13, the one winding end 37 having a bare metal contact surface which is pressed by means of a screw 38 against the bare metal surface of the carrier 13.
  • the winding end 37 is thus connected to the carrier 13 in an electrically conductive manner.
  • Electrical insulation 39 is provided between the remaining surface of the blow coil 31 facing the carrier 13 and the carrier 13. This insulation 39 also distances the windings of the blow coil 31 from one another.
  • the other winding end 40 of the blow coil 31 is electrically conductively connected to the erosion plate 14.
  • the surface of the blow coil 31 facing away from the carrier 13 and part of the surface of the erosion plate 14 is protected against arcing by a cover 41 made of an erosion-resistant insulating material.
  • the two blow coils 30 and 31 are arranged in such a way that the magnetic fields generated by these blow coils 30 and 31 reinforce one another.
  • the two covers 36 and 41 form an annular nozzle channel, the throat of which is at a distance a, and which widens in the radial direction until it merges into the storage volume 17.
  • FIG. 4 shows a greatly simplified section through a circuit breaker according to the invention, shown schematically, in the right half of the figure is the Circuit breaker shown in the open state, in the left half of the figure, the circuit breaker is shown in the open state.
  • the circuit breaker is constructed concentrically around the central axis 2, its power contacts are provided with blow coils 30, 31.
  • the exhaust volume 18 filled with insulating gas under pressure, preferably SF 6 gas, is enclosed by the carrier 8, a cylindrical housing wall 42 connected to it and a sealing cover 43 opposite the carrier 8 and screwed tightly to the housing wall 42.
  • the closure cover 43 is provided in the center with a cylindrical flow deflection 44 extending in the direction of the opening 25.
  • the housing wall 42 and the closure cover 43 like the carrier 8, are generally made of an electrically highly conductive metal.
  • the housing wall 42 is pressure-tightly connected to a cylindrical insulating tube 45.
  • the insulating tube 45 is pressure-tightly connected to a further cylindrical housing wall 46.
  • the housing wall 46 is of exactly the same design as the housing wall 42, but is arranged in mirror image to it, the dash-dotted line 11 indicating the plane of reflection.
  • the insulating tube 45 is arranged concentrically with the insulating partition 16. This housing wall 46 is connected to the carrier 13.
  • the exhaust volume 19 filled with insulating gas under pressure, preferably SF 6 gas, is enclosed by the carrier 13, the housing wall 46 connected to it and a cover 47 opposite the carrier 13 and screwed to the housing wall 46 in a pressure-tight manner.
  • the cover 47 is provided with a cylinder 48 in the center.
  • the housing wall 46 and the cover 47 like the carrier 13, are generally made of an electrically highly conductive metal. There is a distance between the two housing walls 42 and 46 b provided.
  • the housing wall 42 is provided on the outside with attachment options for power connections 49.
  • the housing wall 46 is provided on the outside with attachment options for power connections 50.
  • the insulating tube 45 is arranged in a depression formed by the two housing walls 42 and 46, as a result of which the tensile forces caused by the pressure in the exhaust volumes 18 and 19 and which stress the insulating tube 45 in the axial direction are minimized. As a result of this recessed arrangement, the outer surface of the insulating tube 45 is particularly well protected against damage in transit.
  • a compression piston 51 which is connected to the switching pin 3, slides in the cylinder 48.
  • the compression piston 51 compresses the insulating gas located in the cylinder 48 when the switching pin 3 is switched off.
  • the compressed insulating gas flows through the schematically illustrated lines 22 and 22a into the storage volume 17 if the pressure conditions in this volume allow this. If an excessive compression pressure should occur in this cylinder 48, it can be reduced into the exhaust volume 19 by a pressure relief valve, not shown.
  • the switching pin 3 is moved by a drive, not shown.
  • At least one lever 52 is articulated to the switching pin 3, the other end of which is rotatably and displaceably mounted in the housing wall 46 here.
  • a rocker arm 53 is rotatably connected to the lever 52 and transmits the force exerted by the lever 52 to an articulated rod 54.
  • the rod 54 moves parallel to the direction of the central axis 2, it is guided here with little friction in the housing wall 46 and in the carrier 13.
  • the other end of the rod 54 is connected to a finger basket 55, shown schematically as a triangle.
  • the finger basket 55 serves as a holder for a plurality of individually resilient Suspended contact finger 56.
  • the finger basket 55 In order to avoid tilting, at least two such lever linkages are provided for the actuation of the finger basket 55, as shown in FIG.
  • the contact fingers 56 form the movable part of the rated current path of the circuit breaker when switched on.
  • the finger basket 55 In the right part of FIG. 4, the finger basket 55 is shown in the switched-on state of the circuit breaker, the contact fingers 56 bridge the distance b in an electrically conductive manner in this position.
  • the current through the circuit breaker then flows, for example, from the current connections 49 through the housing wall 42, through the contact fingers 56 and the housing wall 46 to the current connections 50.
  • the space 57 in which this movable part of the rated current path is accommodated, is very advantageously completely separated from the arc zone 24 by the insulating partition 16 and the supports 8 and 13, so that no burn-up particles generated in the arc zone 24 reach the area of the rated current contacts and can negatively influence them.
  • the service life of the rated current contacts is thereby increased very advantageously, which results in an advantageously increased availability of the circuit breaker.
  • the lever linkages which each consist of a lever 52, a rocker 53 and a rod 54 are designed so that the comparatively high switch-off speed of the switching pin 3 generated by the drive, not shown, which is in the range from 10 m / sec to 20 m / sec is, is implemented in an approximately ten times lower turn-off speed of the finger basket 55 from about 1 m / sec to 2 m / sec.
  • the mechanical stress on the finger basket 55 and also on the contact fingers 56 is advantageously small, so that these components can be designed to be comparatively light and low in mass since they do not have a large mechanical load Have to withstand stress.
  • the switching pin 3 is guided on the one hand with the aid of the compression piston 51 sliding in the cylinder 48 and on the other hand in a guide part 58.
  • the guide part 58 is connected to the carrier 13 by means of ribs arranged in a star shape.
  • the contact elements are each designed as identical parts.
  • the use of the same parts advantageously reduces the manufacturing costs of the circuit breaker and also simplifies the storage of its spare parts.
  • the switching pin 3 draws an arc 23 in the course of its switching-off movement between the erosion plates 9 and 14.
  • the switching pin 3 moves at a comparatively very high switch-off speed, so that the arc 23 burns only briefly on the tip 4 of the switching pin 3 and immediately on the Burning plate 14 commutates.
  • the tip 4 therefore shows hardly any signs of erosion.
  • the erosion plates 9 and 14 are made of a particularly erosion-resistant material, and therefore they have a comparatively long service life.
  • the circuit breaker therefore only needs to be used comparatively rarely be revised, which means that it has a comparatively high availability.
  • the arc 23 will reach its full length comparatively quickly because of the very rapid switch-off movement of the switching pin 3, so that shortly after the contact separation, the full arc energy is available for pressurizing the insulating gas in the arc zone 24.
  • the arc 23 thermally acts on the insulating gas surrounding it and thereby briefly increases the pressure in the arc zone 24 of the arcing chamber.
  • the pressurized insulating gas is briefly stored in the storage volume 17. However, part of the pressurized insulating gas flows through an opening 25 into the exhaust volume 18 and through an opening 26 into the exhaust volume 19.
  • the switching pin 3 is generally connected to a piston-cylinder arrangement in which insulating gas is compressed during a switch-off process. This compressed insulating gas is introduced into the storage volume 17 through the line 22 in addition to the thermally generated pressurized insulating gas.
  • this inflow only takes place if there is a lower pressure in the storage volume 17 than in the line 22. This is the case, for example, before the contact separation or when the arc 23 is so weak that it cannot heat the arc zone 24 intensely enough. However, if a high-current arc 23 heats the arc zone 24 very strongly, so that a comparatively high pressure of the insulating gas occurs in the storage volume 17, at this high pressure there is initially no inflow of the compressed gas generated in the piston-cylinder arrangement. If a predefined limit value of the stored pressure is exceeded in the storage volume 17, this opens after this predefined limit value has been exceeded Pressure relief valve 29 and the excess pressure is reduced into the exhaust volume 18. In this way, it is prevented with great certainty that an inadmissible exceeding of the mechanical strength of the components can occur in this area.
  • the two gas flows are similar because of the very similarly designed flow areas, so that the pressure built up in the arc zone 24 flows approximately evenly and in a controlled manner to both sides, as a result of which the insulating gas present in the storage volume 17 for quenching the arc 23 is stored under pressure for so long until the arc 23 can be blown.
  • the circuit breaker according to the invention is particularly well suited for switchgear in the medium-voltage range.
  • the compact cylindrical design of the circuit breaker is particularly suitable for installation in metal-enclosed systems, in particular also for installation in metal-enclosed generator leads.
  • the circuit breaker is very well suited for the replacement of obsolete circuit breakers, since it, with the same or better breaking capacity, requires much less space than this, generally no complex structural changes are necessary with such a retrofitting. If the circuit breaker is to be used for operating voltages above approximately 24 kV to 30 kV, the distances a and b must be increased and adapted to the required voltage; if necessary, the opening speed of the switching pin 3 must also be adjusted accordingly, ie increased.
  • the switch-on speed of the switching pin 3 in this circuit breaker is in the range 5 m / sec to 10 m / sec, while the contact fingers 56 of the nominal current contact move into their switch-on position with a corresponding switch-on speed in the range of 0.5 m / sec to 1 m / sec.

Abstract

The circuit breaker has at least one cylindrical extinguishing chamber filled with an insulating medium. The chamber extends along a central axis (2) and has a conductive current path. Two fixed burn away contact arrangements (5,6) are arranged on the central axis (2) in the current path, spaced apart from each other in the axial direction. A movable bridge contact conductively connects the burning contacts (5,6) in the on state. An arc zone (24) is provided between the fixed contacts (5,6). This has a nominal current path, with movable nominal current contacts, arranged parallel to the conductive current path. The bridging contact is arranged inside the burning contact arrangements (5,6) extending along the central axis (2).

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die Erfindung geht aus von einem Leistungsschalter gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention is based on a circuit breaker according to the preamble of claim 1.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Aus der Offenlegungsschrift DE 42 00 896 Al ist ein Leistungsschalter bekannt, der eine Löschkammer aufweist mit zwei feststehenden, voneinander beabstandeten Abbrandkontakten. Die Löschkammer ist mit einem Isoliergas, vorzugsweise SF6-Gas unter Druck, gefüllt. Im eingeschalteten Zustand der Löschkammer werden die beiden Abbrandkontakte mittels eines beweglichen Überbrückungskontakts elektrisch leitend miteinander verbunden. Der Überbrückungskontakt umgibt die zylindrisch ausgebildeten Abbrandkontakte konzentrisch. Der Überbrückungskontakt und die beiden Abbrandkontakte bilden eine Leistungsstrombahn, welche lediglich beim Ausschalten strombeaufschlagt ist. Bei einer Ausschaltung gleitet der Überbrückungskontakt von einem ersten der Abbrandkontakte herunter und zieht einen Lichtbogen, der zunächst zwischen dem ersten Abbrandkontakt und dem ihm zugewandten Ende des Überbrückungskontakts brennt. Sobald dieses Ende den zweiten Abbrandkontakt erreicht, kommutiert der Lichtbogenfusspunkt von dem Ende des Überbrückungskontakts auf den zweiten Abbrandkontakt. Der Lichtbogen brennt nun zwischen den beiden Abbrandkontakten und wird beblasen bis der Lichtbogen erlischt. Das für die Beblasung nötige druckbeaufschlagte Isoliergas wird in der Regel mittels eines mit dem beweglichen Überbrückungskontakt verbundenen Blaskolbens erzeugt.From the published patent application DE 42 00 896 A1, a circuit breaker is known which has an arcing chamber with two fixed, spaced-apart erosion contacts. The quenching chamber is filled with an insulating gas, preferably SF 6 gas under pressure. When the arcing chamber is switched on, the two erosion contacts are connected to one another in an electrically conductive manner by means of a movable bridging contact. The bridging contact concentrically surrounds the cylindrical erosion contacts. The bridging contact and the two erosion contacts form a power current path which is only subjected to current when it is switched off. When switched off, the bypass contact slides down from a first of the erosion contacts and draws an arc, which initially burns between the first erosion contact and the end of the bypass contact facing it. As soon as this end reaches the second erosion contact, the arc base commutates from the end of the bypass contact to the second erosion contact. The arc now burns between the two erosion contacts and is blown until the arc extinguishes. The pressurized insulating gas required for the blowing is generally generated by means of a blowing piston connected to the movable bypass contact.

Dieser Leistungsschalter weist zudem parallel zu der Leistungsstrombahn eine Nennstrombahn auf, die bei eingeschaltetem Leistungsschalter den Betriebsstrom führt. Die Nennstrombahn ist konzentrisch um die Leistungsstrombahn angeordnet. Der Überbrückungskontakt ist hier mit einem beweglichen, in der Nennstrombahn angeordneten Nennstromkontakt mechanisch starr verbunden. Beim Ausschalten wird zuerst die Nennstrombahn unterbrochen, der zu unterbrechende Strom kommutiert danach auf die Leistungsstrombahn, wo dann, wie oben beschrieben, ein Lichtbogen eingeleitet und dann gelöscht wird.This circuit breaker also has a nominal current path parallel to the power current path, which carries the operating current when the circuit breaker is switched on. The nominal current path is arranged concentrically around the power current path. The bridging contact is mechanically rigidly connected to a movable nominal current contact arranged in the nominal current path. When switching off, the rated current path is first interrupted, the current to be interrupted then commutates to the power current path, where an arc is then initiated and then extinguished, as described above.

Der Überbrückungskontakt weist, bedingt durch seine Abmessungen, eine vergleichsweise grosse zu bewegende Masse auf, die bei Schaltvorgängen zu beschleunigen und abzubremsen ist. Der Antrieb des Leistungsschalters muss die hierfür nötige Energie bereitstellen.Due to its dimensions, the bridging contact has a comparatively large mass to be moved, which has to be accelerated and braked during switching operations. The circuit breaker drive must provide the energy required for this.

Aus der Offenlegungsschrift DE 31 27 962 Al ist ein weiterer Leistungsschalter bekannt, der eine Löschkammer aufweist mit zwei feststehenden, voneinander beabstandeten Abbrandkontakten. Die Löschkammer ist mit einem Isoliergas, vorzugsweise SF6-Gas unter Druck, gefüllt. Im eingeschalteten Zustand der Löschkammer werden die beiden Abbrandkontakte mittels eines beweglichen Überbrückungskontakts elektrisch leitend miteinander verbunden. Der Überbrückungskontakt umgibt die zylindrisch ausgebildeten Abbrandkontakte konzentrisch. Der Überbrückungskontakt ist hier zugleich als Nennstromkontakt ausgebildet. Eine Ausschaltung dieses Leistungsschalters verläuft ähnlich wie beim vorher beschriebenen Leistungsschalter.Another circuit breaker is known from the published patent application DE 31 27 962 A1, which has an arcing chamber with two fixed, spaced-apart erosion contacts. The quenching chamber is filled with an insulating gas, preferably SF 6 gas under pressure. When the arcing chamber is switched on, the two erosion contacts are connected to one another in an electrically conductive manner by means of a movable bridging contact. The bridging contact concentrically surrounds the cylindrical erosion contacts. Of the Bridging contact is also designed here as a nominal current contact. Opening this circuit breaker is similar to the circuit breaker described above.

Dieser Überbrückungskontakt weist ebenfalls, bedingt durch seine Abmessungen, eine vergleichsweise grosse zu bewegende Masse auf, die bei Schaltvorgängen zu beschleunigen und abzubremsen ist. Der Antrieb des Leistungsschalters muss die hierfür nötige Energie bereitstellen.Due to its dimensions, this bridging contact also has a comparatively large mass to be moved, which must be accelerated and braked during switching operations. The circuit breaker drive must provide the energy required for this.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION OF THE INVENTION

Die Erfindung, wie sie in den unabhängigen Ansprüchen gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, einen Leistungsschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem eine Erhöhung der Geschwindigkeit des Überbrückungskontakts mit einem vergleichsweise kleinen und wenig Energie benötigenden Antrieb erreicht wird. Zudem soll die Nennstrombahn des Leistungsschalters eine besonders hohe Dauerstandfestigkeit aufweisen.The invention, as characterized in the independent claims, solves the problem of creating a circuit breaker of the type mentioned, in which an increase in the speed of the bridging contact is achieved with a comparatively small and low-energy drive. In addition, the circuit breaker's rated current path should have a particularly high fatigue strength.

Da bei dem Leistungsschalter gemäss Patentanspruch 1 der Überbrückungskontakt im Innern der Abbrandkontaktanordnungen, entlang der zentralen Achse erstreckt, angeordnet ist, kann er mit einem vorteilhaft kleinen Durchmesser und damit mit einer besonders kleinen Masse ausgeführt werden. Dieser Leistungsschalter kann deshalb mit einer vergleichsweise grossen Ausschaltgeschwindigkeit betrieben werden, da dieser massearme Überbrückungskontakt mit einem vergleichsweise kleinen und vorteilhaft billigen Antrieb wirkungsvoll beschleunigt und am Ende der Ausschaltbewegung wieder zuverlässig abgebremst werden kann.Since in the circuit breaker according to claim 1 the bridging contact is arranged inside the erosion contact arrangements and extends along the central axis, it can be designed with an advantageously small diameter and thus with a particularly small mass. This circuit breaker can therefore be operated at a comparatively high opening speed, since this low-mass bridging contact can be accelerated effectively with a comparatively small and advantageously inexpensive drive and can be braked again reliably at the end of the opening movement.

Der Überbrückungskontakt ist hier zudem als einfacher Schaltstift ausgebildet, der keine federnden Kontaktelemente aufweist, er ist deshalb vergleichsweise einfach und preisgünstig herzustellen.The bridging contact is also designed here as a simple switching pin, which has no resilient contact elements, it is therefore comparatively simple and inexpensive to manufacture.

Beim Leistungsschalter gemäss Patentanspruch 3 wird der bewegliche Nennstromkontakt wesentlich langsamer bewegt als der mit ihm über ein die Geschwindigkeit reduzierendes Hebelgestänge verbundene Überbrückungskontakt. Die Lebensdauer der Nennstromkontakte wird, wegen der kleineren mechanischen Beanspruchung, vorteilhaft erhöht, was die Verfügbarkeit des Leistungsschalters wesentlich verbessert.In the circuit breaker according to claim 3, the movable nominal current contact is moved much more slowly than the bridging contact connected to it via a speed-reducing lever linkage. The service life of the rated current contacts is advantageously increased due to the lower mechanical stress, which significantly improves the availability of the circuit breaker.

Der bewegliche Nennstromkontakt ist bei den vorliegenden Leistungsschalterausführungen in einem Volumen untergebracht, welches von dem Bereich des Leistungsschalters, in dem vom Lichtbogen erzeugte Heissgase und Abbrandpartikel auftreten, vollständig getrennt ist. Diese Heissgase und Abbrandpartikel können deshalb die Nennstromkontakte nicht negativ beeinflussen, wodurch deren Standfestigkeit und damit ihre Lebensdauer vorteilhaft gesteigert wird.In the present circuit breaker designs, the movable nominal current contact is accommodated in a volume which is completely separated from the area of the circuit breaker in which hot gases and combustion particles generated by the arc occur. These hot gases and combustion particles can therefore not negatively influence the nominal current contacts, which advantageously increases their stability and thus their service life.

Eine weitere vorteilhafte Verbilligung der erfindungsgemässen Leistungsschalterausführungen ergibt sich dadurch, dass die Abbrandkontaktanordnungen und teilweise auch die Gehäuseteile aus Gleichteilen spiegelbildlich zu einer Symmetrieebene aufgebaut sind.A further advantageous reduction in the cost of the circuit breaker designs according to the invention results from the fact that the erosion contact arrangements and in some cases also the housing parts are constructed from identical parts in mirror image to a plane of symmetry.

Die weiteren Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstände der abhängigen Ansprüche.The further developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Die Erfindung, ihre Weiterbildung und die damit erzielbaren Vorteile werden nachstehend anhand der Zeichnung, welche lediglich einen möglichen Ausführungsweg darstellt, näher erläutert.The invention, its further development and the advantages which can be achieved therewith are explained in more detail below with reference to the drawing, which represents only one possible embodiment.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING

Es zeigen:

  • Fig.1 einen Schnitt durch die Kontaktzone einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemässen Leistungsschalters im eingeschalteten Zustand,
  • Fig.2 einen Schnitt durch die Kontaktzone einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemässen Leistungsschalters während des Ausschaltens,
  • Fig.3 einen Teilschnitt durch die Kontaktzone einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemässen Leistungsschalters, und
  • Fig.4 einen stark vereinfachten Schnitt durch einen erfindungsgemässen Leistungsschalter, in der rechten Hälfte der Figur ist der Leistungsschalter im eingeschalteten Zustand dargestellt, in der linken Hälfte der Figur ist der Leistungsschalter im ausgeschalteten Zustand dargestellt.
Show it:
  • 1 shows a section through the contact zone of a first embodiment of a circuit breaker according to the invention in the switched-on state,
  • 2 shows a section through the contact zone of a first embodiment of a circuit breaker according to the invention during the opening,
  • 3 shows a partial section through the contact zone of a second embodiment of a circuit breaker according to the invention, and
  • 4 shows a greatly simplified section through a circuit breaker according to the invention, in the right half of the figure the circuit breaker is shown in the switched-on state, in the left half of the figure the circuit breaker is shown in the switched-off state.

Bei allen Figuren sind gleich wirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Alle für das unmittelbare Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Elemente sind nicht dargestellt.Elements with the same effect are provided with the same reference symbols in all the figures. All elements not necessary for the immediate understanding of the invention are not shown.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNGWAYS OF CARRYING OUT THE INVENTION

Die Fig.1 zeigt einen schematisch dargestellten Schnitt durch die Kontaktzone 1 der Löschkammer einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemässen Leistungsschalters im eingeschalteten Zustand. Die Löschkammer ist zentrisch symmetrisch um eine zentrale Achse 2 angeordnet. Entlang dieser zentralen Achse 2 erstreckt sich ein zylindrisch ausgebildeter, metallischer Schaltstift 3, der mittels eines nicht dargestellten Antriebs entlang der zentralen Achse 2 beweglich ist. Der Schaltstift 3 weist eine dielektrisch günstig geformte Spitze 4 auf, die bei Bedarf mit einem elektrisch leitenden, abbrandbeständigen Material versehen werden kann. Im eingeschalteten Zustand überbrückt der Schaltstift 3 elektrisch leitend einen Abstand a zwischen zwei Abbrandkontaktanordnungen 5,6.1 shows a schematically represented section through the contact zone 1 of the arcing chamber of a first embodiment of a circuit breaker according to the invention in the switched-on state. The quenching chamber is arranged centrally symmetrically about a central axis 2. Along Extending from this central axis 2 is a cylindrical, metallic switching pin 3, which can be moved along the central axis 2 by means of a drive (not shown). The switching pin 3 has a dielectrically favorably shaped tip 4, which can be provided with an electrically conductive, erosion-resistant material if required. In the switched-on state, the switching pin 3 electrically bridges a distance a between two erosion contact arrangements 5, 6.

Die Abbrandkontaktanordnung 5 weist einen schematisch dargestellten Kontaktkorb 7 auf, der elektrisch leitend mit einem Absatz eines plattenförmig ausgebildeten Trägers 8 aus Metall verbunden ist. Der Kontaktkorb 7 weist Kontaktfinger aus Metall auf, welche federnd auf der Oberfläche des Schaltstifts 3 aufliegen. Auf der der Abbrandkontaktanordnung 6 zugewandten Seite des Trägers 8, an der Stelle des geringsten Abstands zwischen den beiden Abbrandkontaktanordnungen 5 und 6, ist eine Abbrandplatte 9 mit Hilfe eines der bekannten Verfahren mit diesem Träger 8 verbunden worden, und zwar so, dass die Enden 10 der Kontaktfinger gegen Abbrand geschützt sind. Die Abbrandplatte 9 ist vorzugsweise aus Graphit gefertigt, sie kann jedoch auch aus anderen elektrisch leitenden, abbrandbeständigen Materialien wie beispielsweise Wolframkupferverbindungen bestehen. Die dem Träger 8 abgewandte Oberfläche der Abbrandplatte 9 wird mittels einer ringförmig ausgebildeten Abdeckung 36 aus einem abbrandbeständigen Isoliermaterial gegen Lichtbogeneinwirkung geschützt. Zudem wird durch die Abdeckung 36 verhindert, dass der Lichtbogenfusspunkt zu weit in das Speichervolumen 17 hinein wandert.The erosion contact arrangement 5 has a schematically illustrated contact basket 7, which is electrically conductively connected to a shoulder of a plate-shaped carrier 8 made of metal. The contact basket 7 has contact fingers made of metal, which resiliently rest on the surface of the switching pin 3. On the side of the carrier 8 facing the erosion contact arrangement 6, at the location of the smallest distance between the two erosion contact arrangements 5 and 6, an erosion plate 9 has been connected to this carrier 8 using one of the known methods, in such a way that the ends 10 the contact fingers are protected against erosion. The erosion plate 9 is preferably made of graphite, but it can also consist of other electrically conductive, erosion-resistant materials such as, for example, tungsten copper connections. The surface of the erosion plate 9 facing away from the carrier 8 is protected against arcing by means of an annular cover 36 made of an erosion-resistant insulating material. In addition, the cover 36 prevents the arc base from moving too far into the storage volume 17.

Die Abbrandkontaktanordnung 6 entspricht im Aufbau der Abbrandkontaktanordnung 5, allerdings ist sie spiegelbildlich zu dieser angeordnet. Eine strichpunktierte Linie 11 deutet die Spiegelungsebene an, welche von der zentralen Achse 2 senkrecht durchstossen wird. Die Abbrandkontaktanordnung 6 weist einen schematisch dargestellten Kontaktkorb 12 auf, der elektrisch leitend mit einem Absatz eines plattenförmig ausgebildeten Trägers 13 aus Metall verbunden ist. Der Kontaktkorb 12 weist Kontaktfinger aus Metall auf, welche federnd auf der Oberfläche des Schaltstifts 3 aufliegen. Auf der der Abbrandkontaktanordnung 5 zugewandten Seite des Trägers 13, an der Stelle des geringsten Abstands zwischen den beiden Abbrandkontaktanordnungen 5 und 6, ist eine Abbrandplatte 14 mit Hilfe eines der bekannten Verfahren mit diesem Träger 13 verbunden worden, und zwar so, dass die Enden 15 der Kontaktfinger gegen Abbrand geschützt sind. Die Abbrandplatte 14 ist vorzugsweise aus Graphit gefertigt, sie kann jedoch auch aus anderen elektrisch leitenden, abbrandbeständigen Materialien wie beispielsweise Wolframkupferverbindungen bestehen. Die dem Träger 13 abgewandte Oberfläche der Abbrandplatte 14 wird mittels einer ringförmig ausgebildeten Abdeckung 41 aus einem abbrandbeständigen Isoliermaterial gegen Lichtbogeneinwirkung geschützt. Zudem wird durch die Abdeckung 41 verhindert, dass der Lichtbogenfusspunkt zu weit in das Speichervolumen 17 hinein wandert.The structure of the erosion contact arrangement 6 corresponds to that of the erosion contact arrangement 5, but it is arranged as a mirror image of the latter. A dash-dotted one Line 11 indicates the plane of reflection which is perpendicularly penetrated by the central axis 2. The erosion contact arrangement 6 has a schematically illustrated contact basket 12, which is connected in an electrically conductive manner to a shoulder of a plate-shaped carrier 13 made of metal. The contact basket 12 has contact fingers made of metal, which resiliently rest on the surface of the switching pin 3. On the side of the carrier 13 facing the erosion contact arrangement 5, at the point of the smallest distance between the two erosion contact arrangements 5 and 6, an erosion plate 14 has been connected to this carrier 13 using one of the known methods, in such a way that the ends 15 the contact fingers are protected against erosion. The erosion plate 14 is preferably made of graphite, but it can also consist of other electrically conductive, erosion-resistant materials such as, for example, tungsten copper connections. The surface of the erosion plate 14 facing away from the carrier 13 is protected against arcing by means of an annular cover 41 made of an erosion-resistant insulating material. In addition, the cover 41 prevents the arc base from migrating too far into the storage volume 17.

Zwischen den Trägern 8 und 13 ist eine konzentrisch zur zentralen Achse 2 angeordnete ringförmige Trennwand 16 aus Isoliermaterial eingespannt. Die Träger 8 und 13 und die Trennwand 16 schliessen ein ringförmig ausgebildetes Speichervolumen 17 ein, welches für die Speicherung des für die Beblasung des Lichtbogens vorgesehenen druckbeaufschlagten Isoliergases ausgelegt ist. Der Träger 8 stellt eine Stirnseite eines zylinderförmig ausgebildeten, vollständig von metallischen Wänden umschlossenen Auspuffvolumens 18 dar. Der Träger 13 stellt eine Stirnseite eines zylinderförmig ausgebildeten, vollständig von metallischen Wänden umschlossenen Auspuffvolumens 19 dar. Wenn eine Nennstrombahn vorgesehen ist, so stellen die in dieser Nennstrombahn vorhandenen beweglichen Nennstromkontakte im eingeschalteten Zustand des Leistungsschalters die elektrisch leitende Verbindung zwischen den metallischen Wänden der beiden Auspuffvolumina 18 und 19 dar. Der Schaltstift 3 wird in diesem Fall lediglich von vergleichsweise kleinen Streuströmen durchflossen.An annular partition wall 16 made of insulating material, which is arranged concentrically to the central axis 2, is clamped between the supports 8 and 13. The carriers 8 and 13 and the partition 16 enclose an annular storage volume 17, which is designed for storing the pressurized insulating gas provided for blowing the arc. The carrier 8 represents an end face of a cylinder-shaped exhaust volume 18 completely enclosed by metallic walls. The carrier 13 represents an end face of a cylinder-shaped exhaust pipe completely metallic walls of enclosed exhaust volume 19. If a nominal current path is provided, the movable nominal current contacts present in this nominal current path represent the electrically conductive connection between the metallic walls of the two exhaust volumes 18 and 19 when the circuit breaker is switched on. The switching pin 3 becomes in this case only comparatively small stray currents flow through it.

Der Träger 13 ist mit einer Bohrung 20 versehen, die mit einem schematisch dargestellten Rückschlagventil 21 verschlossen ist. An die Bohrung 20 ist eine Leitung 22 angeschlossen, welche das von einer mit dem Schaltstift 3 in Wirkverbindung stehenden Kolben-Zylinder-Anordnung bei einem Ausschaltvorgang komprimierte Isoliergas zum Speichervolumen 17 führt. Ein Einströmen des druckbeaufschlagten Isoliergases in das Speichervolumen 17 ist jedoch nur dann möglich, wenn im Speichervolumen 17 ein niedrigerer Druck herrscht als in der Leitung 22.The carrier 13 is provided with a bore 20, which is closed with a check valve 21 shown schematically. A line 22 is connected to the bore 20, which leads the insulating gas compressed by a piston-cylinder arrangement that is operatively connected to the switching pin 3 to the storage volume 17 during a switch-off process. However, an inflow of the pressurized insulating gas into the storage volume 17 is only possible if there is a lower pressure in the storage volume 17 than in the line 22.

Die Fig.2 zeigt einen schematisch dargestellten Schnitt durch die Kontaktzone 1 einer ersten Ausführungsform der Löschkammer eines erfindungsgemässen Leistungsschalters während des Ausschaltens. Der Schaltstift 3 hat im Verlauf seiner Ausschaltbewegung in Richtung des Pfeils 27 zwischen den Abbrandplatten 9 und 14 einen Lichtbogen 23 gezogen. Der Lichtbogen 23 beaufschlagt das ihn umgebende Isoliergas thermisch und erhöht dadurch kurzzeitig den Druck in diesem als Lichtbogenzone 24 bezeichneten Bereich der Löschkammer. Das druckbeaufschlagte Isoliergas wird im Speichervolumen 17 kurzzeitig gespeichert. Ein Teil des druckbeaufschlagten Isoliergases strömt jedoch einerseits durch eine Öffnung 25 in das Auspuffvolumen 18 und andererseits durch eine Öffnung 26 in das Auspuffvolumen 19 ab.2 shows a schematically illustrated section through the contact zone 1 of a first embodiment of the arcing chamber of a circuit breaker according to the invention during the opening. The switching pin 3 has drawn an arc 23 between the erosion plates 9 and 14 in the course of its opening movement in the direction of arrow 27. The arc 23 thermally acts on the insulating gas surrounding it and thereby briefly increases the pressure in this area of the arcing chamber, designated as the arc zone 24. The pressurized insulating gas is briefly stored in the storage volume 17. However, part of the pressurized insulating gas flows through an opening 25 into the exhaust volume 18 and through an opening 26 into the exhaust volume 19.

Der Schaltstift 3 ist mit einer Kolben-Zylinder-Anordnung verbunden, in welcher bei einem Ausschaltvorgang Isoliergas komprimiert wird. Dieses komprimierte Isoliergas wird, wie ein Pfeil 28 andeutet, durch die Leitung 22 in das Speichervolumen 17 eingeleitet, wenn im Speichervolumen 17 ein niedrigerer Druck herrscht als in der Leitung 22. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn der Lichtbogen 23 so stromschwach ist, dass er die Lichtbogenzone 24 nicht intensiv genug aufheizen kann. Wenn jedoch ein stromstarker Lichtbogen 23 die Lichtbogenzone 24 sehr stark aufheizt, sodass ein grosser Druck des Isoliergases im Speichervolumen 17 auftritt, öffnet sich nach dem Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwerts ein Überdruckventil 29 und der überschüssige Druck wird in das Auspuffvolumen 18 hinein abgebaut. Es ist aber auch möglich, wenn der Leistungsschalter beispielsweise nur für vergleichsweise kleine Ausschaltströme ausgelegt ist, auf das Überdruckventil zu verzichten.The switching pin 3 is connected to a piston-cylinder arrangement, in which insulating gas is compressed during a switch-off process. As indicated by an arrow 28, this compressed insulating gas is introduced into the storage volume 17 through the line 22 when the pressure in the storage volume 17 is lower than in the line 22. This is the case, for example, when the arc 23 is so low in current, that it cannot heat the arc zone 24 intensely enough. However, if a high-current arc 23 heats the arc zone 24 very strongly, so that a high pressure of the insulating gas occurs in the storage volume 17, an excess pressure valve 29 opens after a predetermined limit value is exceeded and the excess pressure is released into the exhaust volume 18. However, it is also possible if the circuit breaker is designed, for example, only for comparatively small breaking currents, to dispense with the pressure relief valve.

Wird der Lichtbogen 23 in Rotation um die zentrale Achse 2 versetzt, so wird dadurch bekanntlich die Aufheizung der Lichtbogenzone 24 wesentlich verstärkt. Die Fig.3 zeigt einen Teilschnitt durch eine mit Blasspulen 30 und 31 versehene Kontaktzone eines erfindungsgemässen Leistungsschalters im ausgeschalteten Zustand. Das magnetische Feld der Blasspulen 30 und 31 versetzt in bekannter Weise den Lichtbogen 23 beim Ausschalten in Rotation. Die Blasspule 30 ist in eine Vertiefung des Trägers 8 eingelassen, wobei das eine Wicklungsende 32 eine metallisch blanke Kontaktfläche aufweist, welche mittels einer Schraube 33 gegen die metallisch blanke Oberfläche des Trägers 8 gedrückt wird. Das Wicklungsende 32 ist damit elektrisch leitend verbunden mit dem Träger 8. Zwischen der übrigen, dem Träger 8 zugewandten Oberfläche der Blasspule 30 und dem Träger 8 ist eine elektrische Isolation 34 vorgesehen. Diese Isolation 34 distanziert zudem die Windungen der Blasspule 30 voneinander. Das andere Wicklungsende 35 der Blasspule 30 ist elektrisch leitend mit der Abbrandplatte 9 verbunden. Die dem Träger 8 abgewandte Oberfläche der Blasspule 30 und ein Teil der Oberfläche der Abbrandplatte 9 wird mittels einer Abdeckung 36 aus einem abbrandbeständigen Isoliermaterial gegen Lichtbogeneinwirkung geschützt.If the arc 23 is set in rotation about the central axis 2, the heating of the arc zone 24 is known to be significantly increased as a result. 3 shows a partial section through a contact zone, provided with blowing coils 30 and 31, of a circuit breaker according to the invention in the switched-off state. The magnetic field of the blow coils 30 and 31 sets the arc 23 in rotation in a known manner when it is switched off. The blow coil 30 is embedded in a recess in the carrier 8, the one winding end 32 having a bare metal contact surface which is pressed by means of a screw 33 against the bare metal surface of the carrier 8. The winding end 32 is thus electrically conductively connected to the carrier 8. Electrical insulation 34 is provided between the remaining surface of the blow coil 30 facing the carrier 8 and the carrier 8. This insulation 34 also distances the Winding coils 30 from each other. The other winding end 35 of the blow coil 30 is electrically conductively connected to the erosion plate 9. The surface of the blow coil 30 facing away from the carrier 8 and part of the surface of the erosion plate 9 is protected against arcing by means of a cover 36 made of an erosion-resistant insulating material.

Die Blasspule 31 ist in eine Vertiefung des Trägers 13 eingelassen, wobei das eine Wicklungsende 37 eine metallisch blanke Kontaktfläche aufweist, welche mittels einer Schraube 38 gegen die metallisch blanke Oberfläche des Trägers 13 gedrückt wird. Das Wicklungsende 37 ist damit elektrisch leitend verbunden mit dem Träger 13. Zwischen der übrigen, dem Träger 13 zugewandten Oberfläche der Blasspule 31 und dem Träger 13 ist eine elektrische Isolation 39 vorgesehen. Diese Isolation 39 distanziert zudem die Windungen der Blasspule 31 voneinander. Das andere Wicklungsende 40 der Blasspule 31 ist elektrisch leitend mit der Abbrandplatte 14 verbunden. Die dem Träger 13 abgewandte Oberfläche der Blasspule 31 und ein Teil der Oberfläche der Abbrandplatte 14 wird mittels einer Abdeckung 41 aus einem abbrandbeständigen Isoliermaterial gegen Lichtbogeneinwirkung geschützt.The blow coil 31 is embedded in a recess in the carrier 13, the one winding end 37 having a bare metal contact surface which is pressed by means of a screw 38 against the bare metal surface of the carrier 13. The winding end 37 is thus connected to the carrier 13 in an electrically conductive manner. Electrical insulation 39 is provided between the remaining surface of the blow coil 31 facing the carrier 13 and the carrier 13. This insulation 39 also distances the windings of the blow coil 31 from one another. The other winding end 40 of the blow coil 31 is electrically conductively connected to the erosion plate 14. The surface of the blow coil 31 facing away from the carrier 13 and part of the surface of the erosion plate 14 is protected against arcing by a cover 41 made of an erosion-resistant insulating material.

Die beiden Blasspulen 30 und 31 sind so angeordnet, dass sich die durch diese Blasspulen 30 und 31 erzeugten Magnetfelder gegenseitig verstärken. Die beiden Abdeckungen 36 und 41 bilden bei dieser Ausführungsvariante einen ringförmigen Düsenkanal, dessen Engnis den Abstand a aufweist, und der sich in radialer Richtung aufweitet, bis er in das Speichervolumen 17 übergeht.The two blow coils 30 and 31 are arranged in such a way that the magnetic fields generated by these blow coils 30 and 31 reinforce one another. In this embodiment variant, the two covers 36 and 41 form an annular nozzle channel, the throat of which is at a distance a, and which widens in the radial direction until it merges into the storage volume 17.

Die Fig.4 zeigt einen stark vereinfachten Schnitt durch einen erfindungsgemässen, schematisch dargestellten Leistungsschalter, in der rechten Hälfte der Figur ist der Leistungsschalter im eingeschalteten Zustand dargestellt, in der linken Hälfte der Figur ist der Leistungsschalter im ausgeschalteten Zustand dargestellt. Der Leistungsschalter ist konzentrisch um die zentrale Achse 2 aufgebaut, seine Leistungskontakte sind mit Blasspulen 30,31 versehen. Das mit Isoliergas unter Druck, vorzugsweise SF6-Gas, gefüllte Auspuffvolumen 18 wird von dem Träger 8, einer mit diesem verbundenen, zylindrisch ausgebildeten Gehäusewand 42 und einem dem Träger 8 gegenüberliegenden, druckdicht mit der Gehäusewand 42 verschraubten Verschlussdeckel 43 eingeschlossen. Der Verschlussdeckel 43 ist im Zentrum mit einer zylindrisch ausgebildeten, in Richtung der Öffnung 25 erstreckten Strömungsablenkung 44 versehen. Die Gehäusewand 42 und der Verschlussdeckel 43 sind, ebenso wie der Träger 8, in der Regel aus einem elektrisch gut leitenden Metall hergestellt.4 shows a greatly simplified section through a circuit breaker according to the invention, shown schematically, in the right half of the figure is the Circuit breaker shown in the open state, in the left half of the figure, the circuit breaker is shown in the open state. The circuit breaker is constructed concentrically around the central axis 2, its power contacts are provided with blow coils 30, 31. The exhaust volume 18 filled with insulating gas under pressure, preferably SF 6 gas, is enclosed by the carrier 8, a cylindrical housing wall 42 connected to it and a sealing cover 43 opposite the carrier 8 and screwed tightly to the housing wall 42. The closure cover 43 is provided in the center with a cylindrical flow deflection 44 extending in the direction of the opening 25. The housing wall 42 and the closure cover 43, like the carrier 8, are generally made of an electrically highly conductive metal.

Die Gehäusewand 42 ist mit einem zylindrisch ausgebildeten Isolierrohr 45 druckdicht verbunden. Auf der der Gehäusewand 42 entgegengesetzten Seite ist das Isolierrohr 45 druckdicht mit einer weiteren zylindrisch ausgebildeten Gehäusewand 46 verbunden. Die Gehäusewand 46 ist genau gleich ausgebildet wie die Gehäusewand 42, sie ist jedoch spiegelbildlich zu ihr angeordnet, wobei die strichpunktierte Linie 11 die Spiegelungsebene andeutet. Das Isolierrohr 45 ist konzentrisch zur isolierenden Trennwand 16 angeordnet. Diese Gehäusewand 46 ist mit dem Träger 13 verbunden. Das mit Isoliergas unter Druck, vorzugsweise SF6-Gas, gefüllte Auspuffvolumen 19 wird von dem Träger 13, der mit diesem verbundenen, Gehäusewand 46 und einem dem Träger 13 gegenüberliegenden, druckdicht mit der Gehäusewand 46 verschraubten Deckel 47 eingeschlossen. Der Deckel 47 ist im Zentrum mit einem Zylinder 48 versehen. Die Gehäusewand 46 und der Deckel 47 sind, ebenso wie der Träger 13, in der Regel aus einem elektrisch gut leitenden Metall hergestellt. Zwischen den beiden Gehäusewänden 42 und 46 ist ein Abstand b vorgesehen. Die Gehäusewand 42 ist aussen mit Befestigungsmöglichkeiten für Stromanschlüsse 49 versehen. Die Gehäusewand 46 ist aussen mit Befestigungsmöglichkeiten für Stromanschlüsse 50 versehen. Das Isolierrohr 45 ist in einer durch die beiden Gehäusewände 42 und 46 gebildeten Vertiefung angeordnet, wodurch die durch den Druck in den Auspuffvolumina 18 und 19 hervorgerufenen Zugkräfte, die das Isolierrohr 45 in axialer Richtung beanspruchen, minimiert werden. Infolge dieser vertieften Anordnung ist die äussere Oberfläche des Isolierrohrs 45 besonders gut gegen Transportschäden geschützt.The housing wall 42 is pressure-tightly connected to a cylindrical insulating tube 45. On the side opposite the housing wall 42, the insulating tube 45 is pressure-tightly connected to a further cylindrical housing wall 46. The housing wall 46 is of exactly the same design as the housing wall 42, but is arranged in mirror image to it, the dash-dotted line 11 indicating the plane of reflection. The insulating tube 45 is arranged concentrically with the insulating partition 16. This housing wall 46 is connected to the carrier 13. The exhaust volume 19 filled with insulating gas under pressure, preferably SF 6 gas, is enclosed by the carrier 13, the housing wall 46 connected to it and a cover 47 opposite the carrier 13 and screwed to the housing wall 46 in a pressure-tight manner. The cover 47 is provided with a cylinder 48 in the center. The housing wall 46 and the cover 47, like the carrier 13, are generally made of an electrically highly conductive metal. There is a distance between the two housing walls 42 and 46 b provided. The housing wall 42 is provided on the outside with attachment options for power connections 49. The housing wall 46 is provided on the outside with attachment options for power connections 50. The insulating tube 45 is arranged in a depression formed by the two housing walls 42 and 46, as a result of which the tensile forces caused by the pressure in the exhaust volumes 18 and 19 and which stress the insulating tube 45 in the axial direction are minimized. As a result of this recessed arrangement, the outer surface of the insulating tube 45 is particularly well protected against damage in transit.

In dem Zylinder 48 gleitet ein Kompressionskolben 51, der mit dem Schaltstift 3 verbunden ist. Der Kompressionskolben 51 verdichtet bei der Ausschaltbewegung des Schaltstifts 3 das in dem Zylinder 48 befindliche Isoliergas. Das verdichtete Isoliergas strömt durch die schematisch dargestellten Leitungen 22 und 22a in das Speichervolumen 17 ein, wenn die Druckverhältnisse in diesem Volumen dies zulassen. Wenn in diesem Zylinder 48 ein zu hoher Kompressionsdruck auftreten sollte, so kann dieser durch ein nicht dargestelltes Überdruckventil in das Auspuffvolumen 19 hinein abgebaut werden.A compression piston 51, which is connected to the switching pin 3, slides in the cylinder 48. The compression piston 51 compresses the insulating gas located in the cylinder 48 when the switching pin 3 is switched off. The compressed insulating gas flows through the schematically illustrated lines 22 and 22a into the storage volume 17 if the pressure conditions in this volume allow this. If an excessive compression pressure should occur in this cylinder 48, it can be reduced into the exhaust volume 19 by a pressure relief valve, not shown.

Der Schaltstift 3 wird durch einen nicht dargestellten Antrieb bewegt. An den Schaltstift 3 ist mindestens ein Hebel 52 angelenkt, dessen anderes Ende hier drehbar und verschiebbar in der Gehäusewand 46 gelagert ist. Mit dem Hebel 52 ist eine Schwinge 53 drehbar verbunden, welche die vom Hebel 52 ausgeübte Kraft auf eine angelenkte Stange 54 überträgt. Die Stange 54 bewegt sich parallel zur Richtung der zentralen Achse 2, sie wird hier in der Gehäusewand 46 und im Träger 13 reibungsarm geführt. Das andere Ende der Stange 54 ist mit einem schematisch als Dreieck dargestellten Fingerkorb 55 verbunden. Der Fingerkorb 55 dient als Halterung für eine Vielzahl einzeln federnd aufgehängter Kontaktfinger 56. Um ein Verkanten zu vermeiden, sind mindestens zwei derartige Hebelgestänge für die Betätigung des Fingerkorbs 55 vorgesehen, wie dies in der Fig.4 dargestellt ist. Die Kontaktfinger 56 bilden im eingeschalteten Zustand den beweglichen Teil der Nennstrombahn des Leistungsschalters. Im rechten Teil der Fig.4 ist der Fingerkorb 55 im eingeschalteten Zustand des Leistungsschalters dargestellt, die Kontaktfinger 56 überbrücken in dieser Position den Abstand b elektrisch leitend. Der Strom durch den Leistungsschalter fliesst dann beispielsweise von den Stromanschlüssen 49 durch die Gehäusewand 42, durch die Kontaktfinger 56 und die Gehäusewand 46 zu den Stromanschlüssen 50.The switching pin 3 is moved by a drive, not shown. At least one lever 52 is articulated to the switching pin 3, the other end of which is rotatably and displaceably mounted in the housing wall 46 here. A rocker arm 53 is rotatably connected to the lever 52 and transmits the force exerted by the lever 52 to an articulated rod 54. The rod 54 moves parallel to the direction of the central axis 2, it is guided here with little friction in the housing wall 46 and in the carrier 13. The other end of the rod 54 is connected to a finger basket 55, shown schematically as a triangle. The finger basket 55 serves as a holder for a plurality of individually resilient Suspended contact finger 56. In order to avoid tilting, at least two such lever linkages are provided for the actuation of the finger basket 55, as shown in FIG. The contact fingers 56 form the movable part of the rated current path of the circuit breaker when switched on. In the right part of FIG. 4, the finger basket 55 is shown in the switched-on state of the circuit breaker, the contact fingers 56 bridge the distance b in an electrically conductive manner in this position. The current through the circuit breaker then flows, for example, from the current connections 49 through the housing wall 42, through the contact fingers 56 and the housing wall 46 to the current connections 50.

Der Raum 57, in dem dieser bewegliche Teil der Nennstrombahn untergebracht ist, wird durch die isolierende Trennwand 16 und die Träger 8 und 13 sehr vorteilhaft vollständig von der Lichtbogenzone 24 abgetrennt, sodass keine in der Lichtbogenzone 24 erzeugten Abbrandpartikel in den Bereich der Nennstromkontakte gelangen und diese negativ beeinflussen können. Die Lebensdauer der Nennstromkontakte wird dadurch sehr vorteilhaft erhöht, was eine vorteilhaft erhöhte Verfügbarkeit des Leistungsschalters zur Folge hat.The space 57, in which this movable part of the rated current path is accommodated, is very advantageously completely separated from the arc zone 24 by the insulating partition 16 and the supports 8 and 13, so that no burn-up particles generated in the arc zone 24 reach the area of the rated current contacts and can negatively influence them. The service life of the rated current contacts is thereby increased very advantageously, which results in an advantageously increased availability of the circuit breaker.

Die Hebelgestänge, welche aus jeweils einem Hebel 52, einer Schwinge 53 und einer Stange 54 bestehen sind so ausgelegt, dass die vom nicht dargestellten Antrieb erzeugte, vergleichsweise hohe Ausschaltgeschwindigkeit des Schaltstifts 3, welche im Bereich von 10 m/sec bis 20 m/sec liegt, umgesetzt wird in eine etwa um das Zehnfache kleinere Ausschaltgeschwindigkeit des Fingerkorbs 55 von etwa 1 m/sec bis 2 m/sec. Infolge dieser langsameren Bewegung des Fingerkorbs 55 ist die mechanische Beanspruchung desselben und auch die der Kontaktfinger 56 vorteilhaft klein, sodass diese Bauteile vergleichsweise leicht und massearm ausgeführt werden können, da sie keinen grossen mechanischen Beanspruchungen standhalten müssen. Auf die Kontaktfinger 56 wirken, wegen der vergleichsweise kleinen Geschwindigkeit, keine grossen mechanischen Reaktionskräfte ein, sodass die Federn, welche die Kontaktfinger 56 gegen die auf den Gehäusewänden 42 und 46 vorgesehenen Kontaktflächen drücken, vergleichsweise schwach ausgelegt werden können. Die Abnutzung der Kontaktstellen der Kontaktfinger 56 und der Kontaktflächen auf denen die Kontaktfinger 56 gleiten wird, infolge der vergleichsweise geringen Federkräfte, wesentlich verringert.The lever linkages, which each consist of a lever 52, a rocker 53 and a rod 54 are designed so that the comparatively high switch-off speed of the switching pin 3 generated by the drive, not shown, which is in the range from 10 m / sec to 20 m / sec is, is implemented in an approximately ten times lower turn-off speed of the finger basket 55 from about 1 m / sec to 2 m / sec. As a result of this slower movement of the finger basket 55, the mechanical stress on the finger basket 55 and also on the contact fingers 56 is advantageously small, so that these components can be designed to be comparatively light and low in mass since they do not have a large mechanical load Have to withstand stress. Because of the comparatively low speed, no large mechanical reaction forces act on the contact fingers 56, so that the springs which press the contact fingers 56 against the contact surfaces provided on the housing walls 42 and 46 can be designed to be comparatively weak. The wear of the contact points of the contact fingers 56 and of the contact surfaces on which the contact fingers 56 will slide, as a result of the comparatively low spring forces, is substantially reduced.

Der Schaltstift 3 wird einerseits mit Hilfe des in dem Zylinder 48 gleitenden Kompressionskolbens 51 geführt und andererseits in einem Führungsteil 58. Das Führungsteil 58 ist mittels sternförmig angeordneter Rippen mit dem Träger 13 verbunden.The switching pin 3 is guided on the one hand with the aid of the compression piston 51 sliding in the cylinder 48 and on the other hand in a guide part 58. The guide part 58 is connected to the carrier 13 by means of ribs arranged in a star shape.

Bei allen drei beschriebenen Ausführungen der Leistungskontakte des Leistungsschalters sind die Kontaktelemente jeweils als Gleichteile ausgebildet. Die Verwendung von gleichen Teilen verbilligt vorteilhaft die Herstellungskosten des Leistungsschalters und vereinfacht zudem die Lagerhaltung für dessen Ersatzteile.In all three versions of the power contacts of the circuit breaker described, the contact elements are each designed as identical parts. The use of the same parts advantageously reduces the manufacturing costs of the circuit breaker and also simplifies the storage of its spare parts.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise werden die Figuren etwas näher betrachtet. Beim Ausschalten zieht der Schaltstift 3 im Verlauf seiner Ausschaltbewegung zwischen den Abbrandplatten 9 und 14 einen Lichtbogen 23. Der Schaltstift 3 bewegt sich mit einer vergleichsweise sehr hohen Ausschaltgeschwindigkeit, sodass der Lichtbogen 23 nur kurzzeitig auf der Spitze 4 des Schaltstifts 3 brennt und sogleich auf die Abbrandplatte 14 kommutiert. Die Spitze 4 weist deshalb kaum Abbrandspuren auf. Die Abbrandplatten 9 und 14 sind aus besonders abbrandfestem Material, sie weisen deshalb eine vergleichsweise hohe Lebensdauer auf. Der Leistungsschalter muss deshalb nur vergleichsweise selten revidiert werden, wodurch er eine vergleichsweise grosse Verfügbarkeit aufweist.To explain the mode of operation, the figures are considered in more detail. When switching off, the switching pin 3 draws an arc 23 in the course of its switching-off movement between the erosion plates 9 and 14. The switching pin 3 moves at a comparatively very high switch-off speed, so that the arc 23 burns only briefly on the tip 4 of the switching pin 3 and immediately on the Burning plate 14 commutates. The tip 4 therefore shows hardly any signs of erosion. The erosion plates 9 and 14 are made of a particularly erosion-resistant material, and therefore they have a comparatively long service life. The circuit breaker therefore only needs to be used comparatively rarely be revised, which means that it has a comparatively high availability.

Der Lichtbogen 23 wird wegen der sehr raschen Ausschaltbewegung des Schaltstifts 3 vergleichsweise schnell seine volle Länge erreichen, sodass bereits kurz nach der Kontakttrennung die volle Lichtbogenenergie zur Verfügung steht für die Druckbeaufschlagung des Isoliergases in der Lichtbogenzone 24. Der Lichtbogen 23 beaufschlagt das ihn umgebende Isoliergas thermisch und erhöht dadurch kurzzeitig den Druck in der Lichtbogenzone 24 der Löschkammer. Das druckbeaufschlagte Isoliergas wird im Speichervolumen 17 kurzzeitig gespeichert. Ein Teil des druckbeaufschlagten Isoliergases strömt jedoch einerseits durch eine Öffnung 25 in das Auspuffvolumen 18 und andererseits durch eine Öffnung 26 in das Auspuffvolumen 19 ab. Der Schaltstift 3 ist jedoch in der Regel mit einer Kolben-Zylinder-Anordnung verbunden, in welcher bei einem Ausschaltvorgang Isoliergas komprimiert wird. Dieses komprimierte Isoliergas wird zusätzlich zu dem thermisch erzeugten druckbeaufschlagten Isoliergas durch die Leitung 22 in das Speichervolumen 17 eingeleitet.The arc 23 will reach its full length comparatively quickly because of the very rapid switch-off movement of the switching pin 3, so that shortly after the contact separation, the full arc energy is available for pressurizing the insulating gas in the arc zone 24. The arc 23 thermally acts on the insulating gas surrounding it and thereby briefly increases the pressure in the arc zone 24 of the arcing chamber. The pressurized insulating gas is briefly stored in the storage volume 17. However, part of the pressurized insulating gas flows through an opening 25 into the exhaust volume 18 and through an opening 26 into the exhaust volume 19. However, the switching pin 3 is generally connected to a piston-cylinder arrangement in which insulating gas is compressed during a switch-off process. This compressed insulating gas is introduced into the storage volume 17 through the line 22 in addition to the thermally generated pressurized insulating gas.

Dieses Einströmen erfolgt jedoch nur, wenn im Speichervolumen 17 ein niedrigerer Druck herrscht als in der Leitung 22. Dies ist beispielsweise vor der Kontakttrennung der Fall oder dann, wenn der Lichtbogen 23 so stromschwach ist, dass er die Lichtbogenzone 24 nicht intensiv genug aufheizen kann. Heizt jedoch ein stromstarker Lichtbogen 23 die Lichtbogenzone 24 sehr stark auf, sodass ein vergleichsweise grosser Druck des Isoliergases im Speichervolumen 17 auftritt, bei diesem grossen Druck erfolgt dann zunächst keine Einströmung des in der Kolben-Zylinder-Anordnung erzeugten Druckgases. Wird im Speichervolumen 17 ein vorgegebener Grenzwert des gespeicherten Drucks überschritten, so öffnet sich nach dem Überschreiten dieses vorgegebenen Grenzwerts ein Überdruckventil 29 und der überschüssige Druck wird in das Auspuffvolumen 18 hinein abgebaut. Auf diese Art wird mit grosser Sicherheit verhindert, dass in diesem Bereich eine unzulässige Überschreitung der mechanischen Belastbarkeit der Bauelemente vorkommen kann.However, this inflow only takes place if there is a lower pressure in the storage volume 17 than in the line 22. This is the case, for example, before the contact separation or when the arc 23 is so weak that it cannot heat the arc zone 24 intensely enough. However, if a high-current arc 23 heats the arc zone 24 very strongly, so that a comparatively high pressure of the insulating gas occurs in the storage volume 17, at this high pressure there is initially no inflow of the compressed gas generated in the piston-cylinder arrangement. If a predefined limit value of the stored pressure is exceeded in the storage volume 17, this opens after this predefined limit value has been exceeded Pressure relief valve 29 and the excess pressure is reduced into the exhaust volume 18. In this way, it is prevented with great certainty that an inadmissible exceeding of the mechanical strength of the components can occur in this area.

Solange in der Lichtbogenzone 24 ein Überdruck herrscht, strömt sehr heisses ionisiertes Gas auch durch die Öffnungen 25 und 26 ab in die Auspuffvolumina 18 und 19. Bei der konstruktiven Gestaltung dieser beiden Strömungsbereiche wurde darauf geachtet, dass sie geometrisch ähnlich gestaltet wurden, um gleiche Abströmungsverhältnisse in beide Auspuffvolumina 18 und 19 zu erreichen. Die Spitze 4 des Schaltstifts 3 ist im Zentrum des Auspuffvolumens 19 gegenüber der Öffnung 26 angeordnet und beeinflusst zusammen mit den Rippen des Führungsteils 57 die Gasströmung in diesem Bereich. Die Strömungsablenkung 44 ist im Auspuffvolumen 18 an der der Spitze 4 entsprechenden Stelle gegenüber der Öffnung 25 angeordnet und beeinflusst dort die Gasströmung in ähnlicher Weise. Die beiden Gasströmungen bilden sich wegen der sehr ähnlich gestalteten Strömungsbereiche ähnlich aus, sodass der in der Lichtbogenzone 24 aufgebaute Druck etwa gleichmässig und kontrolliert nach beiden Seiten abströmt, wodurch das im Speichervolumen 17 für die Löschung des Lichtbogens 23 vorhandene Isoliergas unter Druck so lange gespeichert werden kann, bis eine Beblasung des Lichtbogens 23 erfolgen kann.As long as there is overpressure in the arc zone 24, very hot ionized gas also flows out through the openings 25 and 26 into the exhaust volumes 18 and 19. When constructing these two flow areas, care was taken to ensure that they were geometrically similar in order to ensure the same outflow conditions to reach in both exhaust volumes 18 and 19. The tip 4 of the switching pin 3 is arranged in the center of the exhaust volume 19 opposite the opening 26 and, together with the ribs of the guide part 57, influences the gas flow in this area. The flow deflection 44 is arranged in the exhaust volume 18 at the point corresponding to the tip 4 opposite the opening 25 and influences the gas flow there in a similar manner. The two gas flows are similar because of the very similarly designed flow areas, so that the pressure built up in the arc zone 24 flows approximately evenly and in a controlled manner to both sides, as a result of which the insulating gas present in the storage volume 17 for quenching the arc 23 is stored under pressure for so long until the arc 23 can be blown.

Der erfindungsgemässe Leistungsschalter ist für Schaltanlagen im Mittelspannungsbereich besonders gut geeignet. Die kompakte zylindrische Ausführung des Leistungsschalters eignet sich besonders für den Einbau in metallgekapselte Anlagen, insbesondere auch für den Einbau in metallgekapselte Generatorableitungen. Zudem ist der Leistungsschalter sehr gut geeignet für den Ersatz von veralteten Leistungsschaltern, da er, bei gleichem oder besserem Ausschaltvermögen, einen wesentlich kleineren Platzbedarf hat als diese, sind in der Regel bei einer derartigen Umrüstung keine aufwendigen baulichen Änderungen nötig. Wenn der Leistungsschalter für Betriebsspannungen oberhalb etwa 24 kV bis 30kV eingesetzt werden soll, so müssen die Abstände a und b vergrössert und der verlangten Spannung angepasst werden, gegebenenfalls muss auch die Ausschaltgeschwindigkeit des Schaltstifts 3 entsprechend angepasst, d.h. erhöht werden.The circuit breaker according to the invention is particularly well suited for switchgear in the medium-voltage range. The compact cylindrical design of the circuit breaker is particularly suitable for installation in metal-enclosed systems, in particular also for installation in metal-enclosed generator leads. In addition, the circuit breaker is very well suited for the replacement of obsolete circuit breakers, since it, with the same or better breaking capacity, requires much less space than this, generally no complex structural changes are necessary with such a retrofitting. If the circuit breaker is to be used for operating voltages above approximately 24 kV to 30 kV, the distances a and b must be increased and adapted to the required voltage; if necessary, the opening speed of the switching pin 3 must also be adjusted accordingly, ie increased.

Die Einschaltgeschwindigkeit des Schaltstifts 3 liegt bei diesem Leistungsschalter im Bereich 5 m/sec bis 10 m/sec, während die Kontaktfinger 56 des Nennstromkontaktes mit einer entsprechenden Einschaltgeschwindigkeit im Bereich von 0,5 m/sec bis 1 m/sec in ihre Einschaltstellung fahren.The switch-on speed of the switching pin 3 in this circuit breaker is in the range 5 m / sec to 10 m / sec, while the contact fingers 56 of the nominal current contact move into their switch-on position with a corresponding switch-on speed in the range of 0.5 m / sec to 1 m / sec.

BEZEICHNUNGSLISTELIST OF DESIGNATIONS

11
KontaktzoneContact zone
22nd
zentrale Achsecentral axis
33rd
SchaltstiftSwitching pin
44th
Spitzetop
5,65.6
AbbrandkontaktanordnungBurning contact arrangement
77
KontaktkorbContact basket
88th
Trägercarrier
99
AbbrandplatteBurning plate
1010th
Endenend up
1111
strichpunktierte Liniedash-dotted line
1212th
KontaktkorbContact basket
1313
Trägercarrier
1414
AbbrandplatteBurning plate
1515
Endenend up
1616
Trennwandpartition wall
1717th
SpeichervolumenStorage volume
18,1918.19
AuspuffvolumenExhaust volume
2020th
Bohrungdrilling
2121
Rückschlagventilcheck valve
22,22a22.22a
Leitungmanagement
2323
LichtbogenElectric arc
2424th
LichtbogenzoneArc zone
25,2625.26
Öffnungopening
27,2827.28
Pfeilarrow
2929
ÜberdruckventilPressure relief valve
30,3130.31
BlasspuleBlow coil
3232
WicklungsendeWinding end
3333
Schraubescrew
3434
Isolationisolation
3535
WicklungsendeWinding end
3636
Abdeckungcover
3737
WicklungsendeWinding end
3838
Schraubescrew
3939
Isolationisolation
4040
WicklungsendeWinding end
4141
Abdeckungcover
4242
GehäusewandHousing wall
4343
VerschlussdeckelSealing cover
4444
StrömungsablenkungFlow deflection
4545
IsolierrohrInsulating tube
4646
GehäusewandHousing wall
4747
Deckelcover
4848
Zylindercylinder
49,5049.50
StromanschlüssePower connections
5151
KompressionskolbenCompression piston
5252
Hebellever
5353
SchwingeSwingarm
5454
Stangepole
5555
FingerkorbFinger basket
5656
KontaktfingerContact finger
5757
Raumroom
5858
FührungsteilGuide part
a,bfrom
Abstanddistance

Claims (14)

Leistungsschalter mit mindestens einer mit einem isolierenden Medium gefüllten, zylindrisch ausgebildeten, entlang einer zentralen Achse (2) erstreckten, eine Leistungsstrombahn aufweisenden Löschkammer, mit zwei feststehenden, auf der zentralen Achse (2) angeordneten, voneinander in axialer Richtung beabstandeten, in der Leistungsstrombahn angeordneten Abbrandkontaktanordnungen (5,6), mit einem die Abbrandkontaktanordnungen (5,6) im eingeschalteten Zustand elektrisch leitend verbindenden, beweglichen Überbrückungskontakt, mit einer zwischen den feststehenden Abbrandkontaktanordnungen (5,6) vorgesehenen Lichtbogenzone (24), mit einer parallel zur Leistungsstrombahn angeordneten, mit beweglichen Nennstromkontakten versehenen Nennstrombahn, dadurch gekennzeichnet, - dass der Überbrückungskontakt im Innern der Abbrandkontaktanordnungen (5,6), entlang der zentralen Achse (2) erstreckt, angeordnet ist. Circuit breaker with at least one cylindrical chamber filled with an insulating medium, extending along a central axis (2) and having a power current path, with two fixed, arranged on the central axis (2), spaced from one another in the axial direction, arranged in the power path Burn-up contact arrangements (5, 6), with a movable bridging contact that electrically connects the burn-off contact arrangements (5, 6) in the switched-on state, with an arcing zone (24) provided between the fixed burn-off contact arrangements (5, 6), with a parallel arranged to the power current path, nominal current path provided with movable nominal current contacts, characterized in that - That the bridging contact is arranged inside the erosion contact arrangements (5, 6), along the central axis (2). Leistungsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - dass die beweglichen Nennstromkontakte über mindestens ein Hebelgestänge mit dem Überbrückungskontakt verbunden sind, und - dass das Hebelgestänge so ausgelegt ist, dass die Nennstromkontakte stets mit einer kleineren Geschwindigkeit als der Überbrückungskontakt beweglich sind. Circuit breaker according to claim 1, characterized in - That the movable nominal current contacts are connected to the bridging contact via at least one lever linkage, and - That the lever linkage is designed so that the rated current contacts are always movable at a lower speed than the bridging contact. Leistungsschalter mit mindestens einer mit einem isolierenden Medium gefüllten, zylindrisch ausgebildeten, entlang einer zentralen Achse (2) erstreckten, eine Leistungsstrombahn aufweisenden Löschkammer, mit zwei feststehenden, auf der zentralen Achse (2) angeordneten, voneinander in axialer Richtung beabstandeten, in der Leistungsstrombahn angeordneten Abbrandkontaktanordnungen (5,6), mit einem die Abbrandkontaktanordnungen (5,6) im eingeschalteten Zustand elektrisch leitend verbindenden, beweglichen Überbrückungskontakt, mit einer zwischen den feststehenden Abbrandkontaktanordnungen (5,6) vorgesehenen Lichtbogenzone (24), mit einer parallel zur Leistungsstrombahn angeordneten, mit beweglichen Nennstromkontakten versehenen Nennstrombahn, dadurch gekennzeichnet, - dass die beweglichen Nennstromkontakte über mindestens ein Hebelgestänge mit dem Überbrückungskontakt verbunden sind, und - dass das Hebelgestänge so ausgelegt ist, dass die Nennstromkontakte stets mit einer kleineren Geschwindigkeit als der Überbrückungskontakt beweglich sind. Circuit breaker with at least one cylindrical chamber filled with an insulating medium, extending along a central axis (2) and having a power current path, with two fixed, arranged on the central axis (2), spaced from one another in the axial direction, arranged in the power path Burn-up contact arrangements (5, 6), with a movable bridging contact that electrically connects the burn-off contact arrangements (5, 6) in the switched-on state, with an arcing zone (24) provided between the fixed burn-off contact arrangements (5, 6), with a parallel arranged to the power current path, nominal current path provided with movable nominal current contacts, characterized in that - That the movable nominal current contacts are connected to the bridging contact via at least one lever linkage, and - That the lever linkage is designed so that the rated current contacts are always movable at a lower speed than the bridging contact. Leistungsschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, - dass der Überbrückungskontakt im Innern der Abbrandkontaktanordnungen (5,6), entlang der zentralen Achse (2) erstreckt, angeordnet ist. Circuit breaker according to claim 3, characterized in - That the bridging contact is arranged inside the erosion contact arrangements (5, 6), along the central axis (2). Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, - dass der Überbrückungskontakt als Schaltstift (3) ausgebildet ist. Circuit breaker according to one of claims 1 to 4, characterized in that - That the bridging contact is designed as a switching pin (3). Leistungsschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, - dass der Schaltstift (3) mit einer Ausschaltgeschwindigkeit im Bereich von 10 m/sec bis 20 m/sec angetrieben ist. Circuit breaker according to claim 5, characterized in - That the switching pin (3) is driven with a switch-off speed in the range from 10 m / sec to 20 m / sec. Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, - dass die beweglichen Nennstromkontakte der Nennstrombahn in einem von der Lichtbogenzone (24) vollständig abgetrennten Raum (57) angeordnet sind. Circuit breaker according to one of claims 1 to 6, characterized in - That the movable nominal current contacts of the nominal current path are arranged in a space (57) completely separated from the arcing zone (24). Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, - dass zwischen den feststehenden Abbrandkontaktanordnungen (5,6) eine ringförmig ausgebildete Düsenzone angeordnet ist, welche sich in ein ringförmig ausgebildetes, von einer isolierenden Trennwand (16) begrenztes Speichervolumen (17) öffnet. Circuit breaker according to one of claims 1 to 7, characterized in that - That a ring-shaped nozzle zone is arranged between the fixed erosion contact arrangements (5, 6), which opens into a ring-shaped storage volume (17) delimited by an insulating partition (16). Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, - dass die Abbrandkontaktanordnungen (5,6) jeweils auf der von der Lichtbogenzone (24) abgewandten Seite Öffnungen (25,26) aufweisen für eine kontrollierte Abströmung von ionisierten Gasen aus der Lichtbogenzone (24) heraus in jeweils angrenzende Auspuffvolumina (18,19). Circuit breaker according to one of claims 1 to 8, characterized in that - That the erosion contact arrangements (5, 6) each have openings (25, 26) on the side facing away from the arc zone (24) for a controlled outflow of ionized gases from the arc zone (24) into adjacent exhaust volumes (18, 19) . Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, - dass das Speichervolumen (17) mit einer das isolierende Medium zusätzlich mit Druck beaufschlagenden, vom Schaltstift (3) betätigten Kolben-Zylinder-Anordnung in Wirkverbindung steht. Circuit breaker according to one of claims 8 or 9, characterized in - That the storage volume (17) is in operative connection with an additional pressure acting on the insulating medium, actuated by the switching pin (3) piston-cylinder arrangement. Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, - dass die Bauelemente der Abbrandkontaktanordnungen (5,6) als Gleichteile ausgebildet sind, welche spiegelbildlich zu einer senkrecht zur zentralen Achse (2) angeordneten Symmetrieebene angeordnet sind. Circuit breaker according to one of claims 1 to 10, characterized in that - That the components of the erosion contact arrangements (5, 6) are designed as identical parts, which are arranged in mirror image to a plane of symmetry arranged perpendicular to the central axis (2). Leistungsschalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, - dass die Auspuffvolumina (18,19) jeweils von Wänden begrenzt sind, wobei das erste Auspuffvolumen (18) von einer ersten Gehäusewand (42), einem mit dieser verbundenen ersten Träger (8) und einem Verschlussdeckel (43) eingeschlossen ist, und wobei das zweite Auspuffvolumen (19) von einer zweiten Gehäusewand (46), einem mit dieser verbundenen Träger (13) und einem Deckel (47) eingeschlossen ist, und - dass die erste Gehäusewand (42) mittels mindestens eines Isolierrohrs (45) mit der zweiten Gehäusewand (46) verbunden ist, wobei zwischen den beiden Gehäusewänden (42,46) ein elektrisch isolierender Abstand (b) verbleibt. Circuit breaker according to claim 9, characterized in - That the exhaust volumes (18, 19) are each delimited by walls, the first exhaust volume (18) being enclosed by a first housing wall (42), a first carrier (8) connected to this and a closure cover (43), and wherein the second exhaust volume (19) is enclosed by a second housing wall (46), a support (13) connected to this and a cover (47), and - That the first housing wall (42) is connected to the second housing wall (46) by means of at least one insulating tube (45), an electrically insulating distance (b) remaining between the two housing walls (42, 46). Leistungsschalter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, - dass die erste Gehäusewand (42) zusammen mit der zweiten Gehäusewand (46) und Kontaktfingern (56), welche den elektrisch isolierenden Abstand (b) zwischen der ersten (42) und der zweiten Gehäusewand (46) elektrisch leitend überbrücken, die Nennstrombahn des Leistungsschalters bilden, und - dass die erste Gehäusewand (42) und die zweite Gehäusewand (46) als Gleichteile ausgebildet sind, welche spiegelbildlich zu einer senkrecht zur zentralen Achse (2) angeordneten Symmetrieebene angeordnet sind. Circuit breaker according to claim 12, characterized in - That the first housing wall (42) together with the second housing wall (46) and contact fingers (56), which bridge the electrically insulating distance (b) between the first (42) and the second housing wall (46) in an electrically conductive manner, the rated current path of the Form circuit breakers, and - That the first housing wall (42) and the second housing wall (46) are designed as identical parts, which are arranged in mirror image to a plane of symmetry arranged perpendicular to the central axis (2). Leistungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, - dass die Abbrandkontaktanordnungen (5,6) mit mindestens einer Blasspule (30,31) versehen sind. Circuit breaker according to one of claims 1 to 13, characterized in that - That the erosion contact arrangements (5,6) are provided with at least one blow coil (30, 31).
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