PL72308B1 - - Google Patents

Description

Uprawniony z patentu: Siemens Aktiengesellschaft,Monachium (Republika Federalna Niemiec i Berlin Zachodni) Lacznik elektryczny z komora gaszaca Wynalazek dotyczy lacznika elektrycznego z komora gaszaca, zwlaszcza dla obwodów niskiego napiecia, w której umieszczone sa zestyki poruszajace sie wzgledem siebie, miedzy którymi tworzy sie luk elektryczny, aktora zamknieta jest w poprzek do kierunku poruszania sie zestyków za pomoca materialu izolacyjnego i jest wyposazona w blachy gaszace, przy czym luk wedruje w kierunku czolowych krawedzi tych blach. Komora posiada fragmenty scian lub listwy slizgowe z materialu przewodzacego elektrycznie, po których przesuwaja sie punkty podstawowe luku.Laczniki wysokiego napiecia dla pradu przemiennego wylaczaja na ogól w momencie przejscia krzywej pradu przez zero. Ich komory gaszace uksztaltowane sa w sposób nie dopuszczajacy do zwrotnego zaplonu luku po przejsciu krzywej "pradu przez zero. Laczniki takie nie powinny laczyc zbyt predko, gdyz moze to spowodowac powstanie wyskoków napiecia i ich skutków zwrotnych.Laczniki niskiego napiecia sa natomiast tak uksztaltowane, ze prowadza do mozliwie predkiego zgaszenia luku laczeniowego. Laczniki te realizuja w ten sposób ogólny cel podnoszenia napiecia luku powyzej napiecia napedu.Osiaga sie to przez wydluzenie lub chlodzenie luku. Laczniki niskiego napiecia moga byc tez skonstruowane w sposób umozliwiajacy spelnienie obu tych wymagan równoczesnie. Dzieki magnetycznemu lub powietrznemu podmuchowi zostaje luk spomiedzy zestyków wydmuchany i w ten sposób wydluzony. Dla osiagniecia tego celu wyposaza sie laczniki znanych konstrukcji w tzw. cewki wydmuchowe, wzbudzajace obce pole magnetyczne dzialajace na luk. Takie cewki powoduja podrozenie lacznika, czasami nawet dosc znaczne.Dzieki specjalnej konstrukcji laczników daje sie równiez luk pomiedzy stykami wydmuchac za pomoca wlasnego pola magnetycznego wytworzonego przez sam luk.Znany jest lacznik z ruchomymi zestykami, w którym sciany zamknietej w dolnym koncu komory gaszacej wytwarzaja w temperaturze luku gaz, który dzieki lukowi sprezony do wysokiego cisnienia sluzy do gaszenia luku. Fala cisnieniowa gazu zostaje od dna rury wydmuchowej odbita i trafia wtedy z powrotem na luk. Dla umozliwienia przejscia odbitej fali cisnieniowej, przekrój komory uksztaltowany jest w kierunku poruszania sie zestyków oraz w kierunku przesuwania sie fali cisnieniowej, w formie dyszy. Winnym wykonaniu lacznik ma taki ksztalt, ze po obu jego stronach powstaje miejsce przejscia fali cisnieniowej wplywajac korzystnie na2 72308 przedluzenie luku przez wydmuchanie go.Znany jest równiez lacznik z poruszajacymi sie wzgledem siebie zestykami, miedzy którymi wyciaga si| luk wedrujacy wzdluz przewodzacych elektrycznie fragmentów sciany komory. Tymi przewodzacymi elektrycz-* nie fragmentami sa oporniki wygiete w forme rogów, nadajace komorze gaszacej w plaszczyznie wedrowanil luku przekrój w formie dyszy. Poza tym w komorze umieszczone sa tuz ponad zestykami lub troche cofniete pomiedzy opornikami, blaszki gaszace w formie lamelek o podobnym ksztalcie jak umieszczone na scianie komory oporniki. Takie uksztaltowanie komory gaszacej ma na celu utrzymanie strumienia powietrza podmu¬ chowego i w ten sposób ulatwic chlodzenie i odjonizowanie przestrzeni komory. Scianki dzialowe lub mostki takich laczników wykonane z materialów ceramicznych moga wchodzic do wnetrza komory w formie klinów.W takich komorach nazywanych klinowymi natezenie pola gaszacego moze wynosic od 5 do 10 V/cm.Znane jest takze wykonanie lacznika z komora gaszaca luk, której przekrój w poprzek kierunku poruszania sie zestyków i w poprzek plaszczyzny przesuwania sie wedrujacego luku tworzy przestrzen wstepna o ksztalcie dyszy z laczaca sie z tym waska szczelina, do której zostaje wprowadzony luk. W szczelinie tej luk wystepuje na calej dlugosci a przez zetkniecie sie ze scianami komory zostaje intensywnie ochlodzony. W tym wykonaniu lacznika podniesienie napiecia luku uzyskuje sie przez podniesienie gradientu napiecia przez intensywne chlodzenie poprzez sciany komory. W takich komorach szczelinowych uzyskuje sie natezenie pola gaszacego od 20do30V/cm.Znany jest ponadto uklad blach gaszacych zastosowany na koncu komory gaszacej. Luk wyciaga sie pomiedzy zestykami poruszajacymi sie wzgledem siebie i wedruje po czesciach przewodzacych komory, która sie rozszerza powyzej zestyków w kierunku blach gaszacych, umieszczonych w poprzek do kierunku wzdluznego luku. Przy uzyciu takich blach gaszacych z materalu przewodzacego elektrycznie podnosi sie spadek napiecia luku dodatkowo przez utrate napiecia punktów podstawowych luku na poszczególnych blachach, dzialajacych jako elektrody posrednie. W komorze znajduja sie zestyki, których zwrócone do siebie plaszczyzny maja ksztalt rogów, przeznaczonych do wyciagniecia luku w góre by tym samym ulatwic przejscie luku do komory, której sciana w kierunku poruszania sie zestyków wykonana jest z materialu przewodzacego elektrycznie, tak zwanych blach bieznych lub listw slizgowych. Luk doznaje tu przyspieszenia i z duza szybkoscia trafia na blachy umieszczone równolegle do siebie w kierunku przesuwania sie luku. Przez mozliwie duze wygiecie luku pomiedzy poszczególnymi gaszacymi blachami, kazdy luk czastkowy, a tym samym i caly luk zostaje odpowiedniowydluzony. ' Przez specjalne uksztaltowanie blach gaszacych uzyskuje sie utworzenie petli na lukach czastkowych pomiedzy poszczególnymi blachami. Utworzenie petli mozliwe jest jednak tylko przy zachowaniu minimalna odleglosci pomiedzy poszczególnymi blachami gaszacymi. Tego rodzaju komory gaszace wymagaja dlatego stosunkowo duzo miejsca, a specjalna obróbka blach jest kosztowna. Dlugi luk chlodzi sie dodatkowo za pomoca blach, a jako skutek zmniejszonej dzieki temu przewodnosci przyjmuje odpowiednio wyzsze napiecie- Dzialanie komory jest tym skuteczniejsze im wiecej zawiera ona blach. Przez powiekszenie odstepu blach, ulatiwa sie z drugiej strony wprowadzenie luku pomiedzy blachy. Zwlaszcza przy luku pradu stalego moze sie przy wiekszych natezeniach pradu zdarzyc, ze luk sie nie podzieli i zatrzyma na dolnych krawedziach blach gaszacych i zniszczy komore, gdy sie zmniejszy odstep pomiedzy blachami ponizej ustalonego z góry odstepu.W oparciu o te sprzeczne z soba postulaty, w znanych lacznikach stosuje sie stosunkowo duzy odstep pomiedzy blachami.Stosujac takie komory z blachami gaszacymi wlacznikach na 1000 do 10.000A otrzymuje sie natezenie pola gaszacego o wartosci do 60 V/cm.Zadaniem wynalazku jest ulepszenie znanych laczników z komorami z zastosowaniem blach gaszacych.Rozwiazanie zadania wedlug wynalazku opiera sie na rozwazaniu, ze stosujac duza szybkosc luku przy jego wejsciu w blachy gaszace, uzyskuje sie wydatne rozciagniecie luków czastkowych pomiedzy blachami gaszacymi oraz, ze przy bardzo duzej szybkosci luku mozliwe jest wejscie luku w blachy gaszace o bardzo malym odstepie. Podstawa wynalazku jest uznanie, ze luk w komorze moze zostac aerodynamicznie przyspieszo¬ ny. Obok podmuchu powietrzem stosuje sie równiez podmuch magnetyczny luku. Przy podmuchu magnetycz¬ nym wywiera sie wplyw na skladowa sily Lorentza w kierunku przesuwania sie luku. W tym celu w wynalazku znajduja zastosowanie znane z dynamiki gazów sposoby dla przyspieszenia plazmy.Wspomniane zadanie zostaje w wynalazku rozwiazane w ten sposób, ze przekrój przynajmniej jednej czesci kanalu gaszacego ksztaltuje sie pomiedzy zestykami i blachami gaszacymi w poprzek kierunku poruszania sie zestyków - w formie dyszy. Dla bardzo duzych szybkosci przesuwania sie (luku), szczególnie przy przekrocze¬ niu liczby Macha 1, korzystnie bedzie przekrojowi nadac ksztalt dyszy Lavala. W tego rodzaju komorze gaszacej, zostaje luk bez zastosowania obcych srodków przyspieszony aerodynamicznie i wpada z duza szybkoscia pomiedzy blachy, nawet gdy ich odstep jest maly i przyjmuje tam równiez bez tworzenia petli, wysokie napiecie. Przy takich lacznikach mozna osiagnac natezenia pola gaszacego o wartosci 200 V/cm i wiecej. Dzieki dyszy przeciwdziala sie równoczesnie powrotowi luku do zestyków.4 72308 wynalazku jest w wyniku zredukowania czasu gaszenie tak maly, ze sie przy laczeniu pradu przemiennego otrzymuje dzialanie ograniczajace prad.Przy wykonaniu lacznika o mniejszych wymaganiach odnosnie czasu laczenia, a tym samym z nieco dluzszym czasem lukowym, szybkosc przesuwania sie ponizej liczby Macha 1 wystarczy przy trafieniu luku na blachy gaszace. W takich wypadkach w miejsce wybranej w przykladzie dyszy Lavala, dla aerodynamicznego przyspieszenia luku wystarczy zastosowac normalna dysze zbiezna.Szczególnie male wymiary i zwarta budowe komory gaszacej 5 otrzymuje sie przy uzyciu dyszy, której wylot wchodzi w wyciecie 12. W tym wypadku w blachach gaszacych 6 wykonuje sie z boku dodatkowe, niepokazane na rysunku wyciecie, moga tez blachy wchodzic w górna czesc dyszy 10. W górnych czesciach korpusów dysz wykonuje sie takze z boku wyciecia dla blach, jak to pokazano w fig. 3. W tym wykonaniu uksztaltowanie sciany komory 14 pomiedzy blachami gaszacymi 6 i zestykami 2 tworzy dysze.Napiecie gaszenia lacznika okreslaja w istocie grubosc blachy, ich odstep i liczbe. Jezeli przy pewnej zlozonej szerokosci komory zmniejsza sie grubosc i/lub odstep blach, uzyskuje sie podwyzszenie natezenia pola gaszacego.Dzieki nadaniu przekrojowi kanalu gaszacego ksztaltu dyszy, uzyskuje sie nie tylko skrócenie czasu narastania napiecia, zmniejsza sie równiez szerokosc rozproszenia napiecia. Dzieki temu uzyskuje sie takze zmniejszenie czasu laczenia. PL PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Lacznik elektryczny z komora gaszaca, w której umieszczone sa zestyki poruszajace sie wzgledem siebie, miedzy którymi tworzy sie luk elektryczny, przy czym komora zamknieta jest w poprzek do kierunku poruszania sie zestyków za pomoca materialu izolacyjnego i jest wyposazona w blachy gaszace, na przeciw którym po fragmentach przewodzacych sciany komory zostaje skierowany luk, znamienny tym, ze przekrój przynajmniej jednej czesci kanalu gaszacego (5), pomiedzy zestykami (2) i blachami gaszacymi (6), w poprzek kierunku poruszania sie zestyków (2) oraz w poprzek plaszczyzny poruszania sie luku, ma ksztalt dyszy. 2. Lacznik wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze przekrój komory gaszacej ma ksztalt dyszy Lavala. 3. Lacznik wedlug zastrz: 1 i 2, znamienny tym, ze odstep miedzy blachami wynosi 0,7 do 2 mm. fl. Lacznik wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze odstep miedzy blachami wynosi okolo 0,8 do 1,2 mm. 5. Lacznik wedlug zastrz: 3 i 4, dla pradu stalego na prad okolo 300 do 3000 A o szerokosci komory okolo 30 mm, znamienny tym, ze najmniejsza srednica dyszy wynosi okolo 1 mm. 6. Lacznik wedlug zastrz. 5, znamienny tym, ze srednica dyszy wynosi okolo 1 mm. 7. Lacznik wedlug zastrz. 3 i 4 dla pradu przemiennego zwarcia do okolo 20 000 A, przy napieciu okolo 220 V i czestotliwosci 50 HZ o szerokosci komory okolo 20 mm, znamienny tym, ze najmniejsza srednica dyszy wynosi 1 do 2 mm. 8. Lacznik wedlug zastrz. 7, znamienny tym, ze najmniejsza srednica dyszy wynosi okolo 1,5 mm. 9. Lacznik wedlug zastrz. 1-8, z blachami gaszacymi, na których dolnej krawedzi przewidziano wyciecie, znamienny tym, ze wylot dyszy wchodzi w to wyciecie.3 72 308 W laczniku wykonanym zgodnie z wynalazkiem, odstep pomiedzy blachami gaszacymi moze dlatego byc maly. Przez tworzenie sie petli w lacznikach znanych konstrukcji uzyskuje sie podwyzszenie napiecia luków czastkowych, wystepujace jako dodatek do zwyzki napiecia wywolanej chlodzacym dzialaniem blach. Wlacznikach wykonanych zgodnie z wynalazkiem, gra role równiez chlodzace dzialanie blach; dzialanie to wzmga jeszcze maly odstep blach, wynoszacy mniej jak 1 mm, o wiele mniejsza dlugosc luków czastkowych i duza szybkosc z jaka luk trafia na blache. Zwyzka napiecia wywolana tworzeniem sie petli zostaje w laczniku wykonanym zgodnie z wynalazkiem skompensowana intensywnym chlodzeniem aerodynamicznym dzialajacym dodatkowo do chlodzenia blachami, które sie na ogól ze wzrostem szybkosci natrafiania na blachy, poprawia. Wejscie luku w blachy z taka szybkoscia umozliwia podwyzszona szybkosc, z jaka luk trafia na blachy. Liczbe blach, a tym samym liczbe czastkowych luków mozna, pxzy niezmienionej szerokosci komory, odpowiednio zwiekszyc. Dzieki temu otrzymuje sie odpowiednio podwyzszone napiecie gaszenia. Dzieki wzrastaniu napiecia skokami przy wejsciu w blachy, uzyskuje sie odpowiednie skrócenie czasu gaszenia, a tym samym krótkie czasy laczenia lacznika. Przedmiot wynalazku jest przykladowo wyjasniony na rysunku schematycznym, na którym fig. 1 przedstawia przekrój lacznika z kanalem gaszacym w kierunku poruszania sie zestyków, a fig. 2- pizejcrój kanalu gaszacego prostopadly do kierunku poruszania sie zestyków, fig. 3- specjalne wykonanie komory gaszacej. Lacznik wedlug fig. 1 na przyklad dla pradu stalego na prad 300 do 3000 A i napiecie 320 V zawiera zestyki 2, listwe slizgowa 4 dla luku ograniczajaca kanal gaszacy 5, i blachy gaszace 6. Kierunek poruszania sie zestyków 2, z których na ogól jeden moze byc umocowany na stale, a drugi ruchomo, zaznaczono podwójna strzalka. Listwy slizgowe 4 maja zawsze ten sam potencjal, jak przyporzadkowany zestyk. Zestyki polaczone sa zawsze z zaciskami pradu stalego, oznaczonymi P i N. Blachy gaszace wykonuje sie z jednomilimetrowej blachy stalowej rozdzielone w równych odstepach od 0,5 do 2,5 mm preferencyjnie okolo 0,7 do 2 mm, zwlaszcza okolo 0,8 do 1,2 mm na szerokosci b kanalu gaszacego, przykladowo o szerokosci okolo 30 mm. Maksymalna wysokosc h gaszacych blach wynosi okolo 35 mm. Korzystne oddzialywanie na wprowadzenie luku pomiedzy blachy gaszace osiaga sie przez znane nierówne uksztaltowanie dolnego konca blach gaszacych 6 zwróconych w kierunku zestyków. Aby to uzyskac na przyklad co druga blache cofa sie o pare milimetrów przewaznie o 5 mm. Boczne listwy slizgowe 4 korzystnie wykonuje sie z miedzi lub z listw miedziowanych. Profil blach gaszacych 6 i uksztaltowanie w formie ^dyszy przynajmniej jednej czesci kanalu gaszacego 5 pomiedzy zestykami 2 i blachami gaszacymi 6 widoczne jest na fig. 2, na którym w poprzek do kierunku poruszania sie zestyków 2 i plyt izolacyjnych 8 znajduje sie dysza. Ksztalt dyszy nadaja kanalowi gaszacemu wkladki 10 z materialu izolacyjnego, zwlaszcza z dajacego sie obrabiac materialu ceramicznego lub tworzywa sztucznego. Zwrócona do punktu srodkowego kanalu gaszacego powierzchnia czesci 10 przy szczególnie duzych szybkosciach przesuwania sie, zwlaszcza przy przekroczeniu liczby Macha 1, moze przyjac profil dyszy Lavala. Wejscie luku w blachy 6 ulatwiaja znane wyciecia 12. W przeciwienstwie do wykonania wedlug fig. 2 z wkladkami 10 tworzacymi profil dyszy, stosuje sie sciany komory 8 i wkladki 10 wykonane z jednego kawalka. W pewnych wypadkach celowe jest, by nie cale wnetrze komory pomiedzy zestykami 2 i blachami gaszacymi 6, miala ksztalt dyszy. Jezeli dysza 10 zakonczona znajduje sie ponizej blach gaszacych 6, miedzy ujsciem dyszy i blachami gaszacymi 6, dziala tam jeszcze aerodynamiczne przyspieszenie luku przez dysze 10. Dla skutecznosci dzialania dyszy 10 nie jest konieczne, by blachy gaszace zaczynaly sie przy górnym koncu zestyków

2. Przez nadanie kanalowi gaszacemu ksztaltu dyszy uzyskuje sie male czasy laczenia, przy czym czas laczenia okresla czas trwania luku, od otwarcia zestyków 2 do konca przeplywu pradu. W przedstawionym przykladowo laczniku pradu stalego dla okolo 300 do 3000 A pradu znamionowego, z szerokoscia komory w swietle c, na przyklad okolo 10 min i malym odstepem blach gaszacych, srednica dyszy 10 w najwezszym jej miejscu a wynosi okolo 0,5 do 3 mm, preferencyjnie okolo 0,8 do 2 mm, najlepiej okolo 1 mm. Przy takim uksztaltowaniu komory otrzymuje sie napiecie gaszenia okolo 300 do 400 V, a natezenie pola gaszacego 100 do 150 V/cm. Czas potrzebny do zgaszenia pradu stalego o natezeniu okolo 2000 A wynosi okolo 0,5 m/sek. Przy wykonaniu lacznika pradu przemiennego przy pradzie zwarcia do okolo 20,000 A, przy napieciu 220 V i czestotliwosci 50 Hz oraz malym odstepie blach wynoszacym na przyklad okolo 0,5 mm, najwezszy przekrój dyszy Lavala (fig. 2) wynosi okolo 1 do 2 mm, najlepiej 1,5 mm. W laczniku tym uzyskuje sie napiecie gaszenia co najmniej 300 V, a wobec tego natezenie pola gaszacego wynosi przeszlo 150 V/cm. W laczniku tym przy pradzie 2000 do 3000 A zostaje zgaszony w ciagu 0,3 do 0,5 msek. Czas laczenia lacznika wedlugKI. 21c,35/02 72308 MKP HOlh 9/34 Fig. 3 Fig.2 A-A Fig.1 PL PL