SE440569B - Franskiljare av vakuumtyp - Google Patents

Description

7813284-2 Om de övre och undre elektroderna 30,20 är i kontakt med varand- ra, så att frånskiljaren är sluten såsom visas i fig. 1, flyter en ström I genom de ringformiga kontaktsektionerna 21,31. Då den undre elektroden 20 förflyttas bort från den övre elektroden 30 för öppning av frånskiljaren, uppkommer en ljusbåge mellan de åtskilda kontakt- sektionerna 21,31. Genom växelverkan mellan ett av själva ljusbågen alstrat magnetfält och ett av den till frånskiljaren anslutna kretsen alstrat magnetfält kommer ljusbågen att vara synnerligen instabil och drivas utmed elektrodernas ytor i radiell led utåt till ett yttre peri- feriområde av elektroderna under inverkan av ett magnetfält, som alst- ras av en ström, som flyter genom en I]-formig bana i kontaktsektio- nerna 2l,3l, så att detta område upphettas lokalt och förorsakar att en betydande mängd metall förångas från elektrodytan. Härigenom kommer graden av vakuum att minska inuti höljet 10, vilket inverkar menligt på frånskiljarens funktion.

I syfte att möjliggöra effektiv styrning av den ljusbåge, som upp- träder under frånskiljningsförloppet, och eliminera de ovan nämnda nack- delarna hos dylika konventionella elektrodkonstruktioner, har man för- sökt att anordna en ljusbågdrivande sektion kring åtminstone en av elektrodkontaktsektionerna, vilken ljusbågdrivande sektion är utformad med ett flertal slitsar för uppdelning av densamma i ljusbågdrivande segment för drivning av ljusbågen i omkretsled utan att den stannar vid ett yttre periferiomrâde av kontaktsektionen med åtföljande lokal upp- hettning av detta område. Denna åtgärd har syftat till att förbättra kylningen av ljusbågen, så att frånskiljningen kan genomföras med strömmen noll.

Konventionella elektrodkonstruktioner av detta slag med en ljus- bågdrivande sektion visas i fig. 2-5. Fig. 2 och 3 är en plan- resp. si- dovy av en s.k. spiralelektrodkonstruktion, vilken har en elektrod 20 bestående av en ringformig kontaktsektion 21 och en ljusbågdrivande sek- tion 24, vilken är utformad med ett flertal krökta slitsar 23, vilka sträcker sig inåt från den yttre omkretsen för bildande av ljusbåg- drivande segment 22 åtskilda i omkretsled kring kontaktsektionen 21 i spiralliknande konfiguration. I en dylik spiralelektrodkonstruktion har emellertid de ljusbågdrivande segmenten 22 sina sidoytor skurna 7813284-2 vinkelrätt mot ljusbågens rörelseriktning i omkretsled, och det är därför svårt för den utmed de ljusbågdrivande segmentens 22 ytor sig förflyttande ljusbågen att hoppa över slitsarna 23 till intilliggande ljusbågdrivande segment 22. Ljusbågen kommer därför att stanna vid de spetsiga ändomrâdena på de ljusbågdrivande segmenten 22, varvid dessa områden kommer att upphettas lokalt och metallångor kommer att alstras från elektrodytorna, varför graden av vakuum inuti ytterhöl- jet l0 kommer att minska och brytarfunktionen försämras.

Fig. 4 och 5 är en plan- resp. sidovy av en s.k. Ef-formig elek- trodkonstruktion med en elektrod 20 bestående av en ringformig kon- taktsektion 41 och en ljusbågdrivande sektion 44 med fyra slitsar 43, vilka sträcker sig inåt från den yttre omkretsen för bildande av fyra ljusbågdrivande segment 42 i en väsentligen flf-formig konfigura- tion. Eftersom de ljusbågdrivande segmenten 42 har sina sidoytor skurna vinkelrätt mot ljusbågens rörelseriktning i omkretsled, har den Hi-formiga elektrodkonstruktionen samma olägenheter som beskrivits ovan i anslutning till spiralelektrodkonstruktionen enligt fig. 2 och 3.

Huvudsyftet med uppfinningen är därför att åstadkomma en förbätt- rad elektrodkonstruktion för användning i en frånskiljare, som ej har de ovan nämnda nackdelarna hos konventionella elektrodkonstruktioner.

Ytterligare ett syfte med uppfinningen är att åstadkomma en för- bättrad elektrodkonstruktion, som kan befrämja den under en frånskilj- ningsoperation alstrade ljusbågens rörelse i omkretsled. Ännu ett syfte med uppfinningen är att åstadkomma en för- bättrad elektrodkonstruktion, som ger god brytfunktion.

Dessa och andra syften uppnås enligt uppfinningen genom att a) varje segment har en radiellt riktad ändkant som bildar vinkel relativt en radiusvektor av elektroden, b) varje segment därjämte har en yta, som sträcker sig i omkretsriktningen och successivt avlägsnar sig från den motsatta elektroden, varvid denna yta ligger bakom en annan yta på intill- liggande segment i överlappningszonen, vilken sistnämnda yta sträcker sig i omkretsriktningen och är bortvänd från den motsatta elektroden, och c) varje par slitsar, som avgränsar ett segment, är anordnat utan överlappning; 7815284-2 varigenom en vid brytning av kretsen alstrad ljusbåge bringas att röra sig i en riktning, som bildar en spetsig vinkel med slitsarna i det mot den motsatta elektroden vända planet.

Uppfinningen förklaras närmare nedan med hänvisning till bifogade ritningar.

Fig. l visar schematiskt i längsgående sektionsvy en typisk frånskiljare av vakuumtyp; Fig. 2 och 3 visar i plan- resp. sidovy en konventionell spi- ralelektrodkonstruktion; Fig. 4 och 5 visar i plan- resp. sidovy en konventionell E!- formig elektrodkonstruktion; Fig. 6 och 7 visar i plan- resp. sidovy en utföringsform av elektrodkonstruktionen enligt föreliggande uppfinning; Fig. 8 visar elektrodkonstruktionen enligt fig. 6 och 7 i pers- pektivvy; och Fig. 9-ll visar i perspektivvyer modifierade utföringsformer av elektrodkonstruktionen enligt uppfinningen.

Den i fig. 6-8 visade, föredragna utföringsformen av elektrod- konstruktionen enligt uppfinningen omfattar ett par elektroder, av vilka den ena är rörlig relativt den andra från ett slutet läge i kontakt med den andra elektroden till ett öppet läge åtskilt från den andra elektroden för bildande av en kretsbrytande ljusbåge mellan elektroderna. Åtminstone den ena elektroden 50 har en ringformig kon- taktsektion 51 och en skivformig ljusbågdrivande sektion 54, som om- ger kontaktsektionen 51. Den ljusbågdrivande sektionen 54 har ett fler- tal slitsar 53, vilka sträcker sig inåt från den yttre periferin för bildande av ljusbågdrivande segment 52. Slitsarna 53 är snedställda i samma riktning med en vinkel i förhållande till den ljusbågdrivan- de sektionens 54 radie, såsom âskådliggöres med bokstaven a i fig. 6, och även snedställda i samma riktning med en vinkel i förhållande till den ljusbågdrivande sektionens 54 axellinje, såsom antydes med bok- staven Q i fig. 7, så att de ljusbågdrivande segmenten 52 kan överlap- pa intilliggande segment 52 över slitsarna 53. Slitsarnas 53 snedställ- ning i förhållande till den ljusbågdrivande sektionens 54 radie och i förhållande till dennas axellinje är riktad åt samma håll. 7813284-2 5 Med den ovan beskrivna elektrodkonstruktionen kommer en ljusbåge, som alstrats under frånskiljning av elektroderna, att drivas med en viss hastighet i radiell led utåt från den ringformiga kontaktsektio- nen 51 till den ljusbågdrivande sektionen 54 eller de ljusbågdrivande segmenten 52 under inverkan av ett magnetfält, som alstrats av en ström som flyter utmed en I]-formig bana i den ringformiga kontaktsek- tionen 54,och därefter i omkretsled längs de ljusbågdrivande segmen- tens 52 ytor. Ljusbågen rör sig nedåt utmed den snedställda sidoytan för att hoppa över slitsen 53 till det intilliggande ljusbågdrivande segmentet 52. Härvid uppkommer en kraftresultant F3, som alstras av en kraft Fl härrörande från ljusbågens rörelse radiellt utåt och en kraft F2 härrörande från ljusbågens rörelse nedåt utmed det ljusbåg- drivande segmentets 52 snedställda sidoyta, vilket befrämjar ljusbå- gens rörelse i omkretsled. Då ljusbâgen nått de yttre periferiområdena av de ljusbågdrivande segmenten 52, drivs ljusbågen utmed segmentens snedställda sidoytor till resp. kantområde, varpå ljusbågen drivs till nästa ljusbågdrivande segment 52, såsom antydes med pilarna A i fig. 8, utan att ljusbågen stoppas upp vid kantområdena.

Fig. 9-ll visar modifierade utföringsformer av elektrodkonstruk- tionen enligt uppfinningen, varvid mot utföringsformen enligt fig. 6- 8 svarande delar har samma hänvisningsbeteckningar och ej behöver be- skrivas närmare. Fig. 9 visar i perspektivvy en första modifierad ut- föringsform av elektrodkonstruktionen enligt uppfinningen. Härvid är de i den ljusbågdrivande sektionen 54 utformade slitsarna 53 sned- ställda med, en vinkel i förhållande till den ljusbågdrivande sektio- nens 54 radie och även krökta, såsom antydes med bokstaven 2 i fig. 9, så att varje slits 53 har ett krökt tvärgående tvärsnitt och ett rät- linjigt längsgående tvärsnitt. Denna konstruktion kan effektivt driva ljusbågen i omkretsled kring den ljusbågdrivande sektionen 54. Det skall påpekas, att de ljusbågdrivande segmentens 52 konkava sidoytor kan vara vända åt endera hållet i förhållande till ljusbågens rörelse- riktning i omkretsled.

Fig. l0 visar i perspektivvy en andra modifierad utföringsform av elektrodkonstruktionen enligt uppfinningen. Härvid är den ljusbåg- drivande sektionens 54 slitsar 53 snedställda under en vinkel med den ljusbågdrivande sektionens 54 axellinje och dessutom krökt, såsom antydes med bokstaven d i fig. 10, så att varje slits 53 har ett lin- 7813284-2 järt tvärgående tvärsnitt och ett krökt längsgående tvärsnitt. Denna konstruktion säkerställer effektiv drivning av ljusbågen i omkrets- led i den ljusbågdrivande sektionen 54. Det skall påpekas, att de ljusbågdrivande segmentens 52 konkava sidoytor kan vara vända åt en- dera hållet i förhållande till ljusbågens rörelseriktning i omkrets- led. Ehuru varje slits 53 i den ljusbågdrivande sektionen 54 ovan har beskrivits såsom snedställd åt samma håll med avseende på den ljusbåg- drivande sektionens 54 radie och dess axellinje, skall det påpekas att resp. slits 53 kan vara snedställd åt olika håll och med olika vinklar.

Pig. ll visar i perspektivvy en tredje modifierad utföringsform av elektrodkonstruktionen enligt uppfinningen. Härvid är de ljusbåg- drivande segmenten 52 anordnade ungefärligen såsom skruvpropeller- blad, så att de ljusbågdrivande segmenten 52 överlappar intilliggande segment 52 över slitsarna 53, varvid varje slits 53 har ett krökt tvärgående tvärsnitt och ett krökt längsgående tvärsnitt. Denna kon- struktion kan likaledes säkerställa effektiv drivning av ljusbågen i omkretsled i den ljusbågdrivande sektionen 54.

Den ovan beskrivna elektrodkonstruktionen enligt föreliggande uppfinning ger följande väsentliga fördelar. Eftersom ett flertal ljusbågdrivande segment 52 är anordnade i omkretsled kring en ringfor- mig kontaktsektion 51 under överlappning av intilliggande segment 52 över slitsarna 53 under snedställning med en vinkel åt samma håll, kan den under brytningsförloppet alstrade ljusbågen drivas med en hastighet i radiell led utåt från kontaktsektionen 51 till de ljusbåg- drivande segmenten 52, och vidare utmed de ljusbågdrivande segmentens ytor i omkretsled i den ljusbågdrivande sektionen 54 under inverkan av ett magnetfält, som alstrats av en ström vilken flyter via en 1- formig bana i kontaktsektionen. En kraftresultant F3 alstras av en kraft Fl härrörande från ljusbågens rörelse radiellt utåt och en kraft F2 härrörande från ljusbågens rörelse nedåt längs de ljusbågdrivande segmentens snedställda ytor, så att ljusbågens rörelse i omkretsled befrämjas ytterligare. De ljusbågdrivande segmenten 52 har sina sned- ställda ytor överlappande intilliggande ljusbågdrivande segment 52, så att ljusbågen kan förflytta sig till resp. kantområde och därifrån lätt hoppa över slitsen 53 till nästa ljusbågdrivande segment, utan att ljusbågen stannar vid nämnda kantområden, vilket likaledes bidrar till att befrämja ljusbågens rörelse i omkretsled. Eftersom slitsarna 7813284-2 7 53 är snedställda i förhållande till såväl radien som axellinjen hos den ljusbågdrivande sektionen 54 kan vidare de yttre periferiytorna och sidoytorna hos de ljusbågdrivande segmenten effektivt användas för drivning av ljusbâgen i omkretsled i den ljusbågdrivande sektionen.

Således kan elektrodkonstruktionen enligt uppfinningen effektivt dri- va ljusbågen i omkretsled i den ljusbågdrivande sektionen 54 utan att ljusbågen stannar vid dennas yttre periferiområde, varvid man således eliminerar det vid konventionella elektrodkonstruktioner förekommande problemet att elektroderna upphettas lokalt och avger en stor mängd metalliska ångor från sina ytor och därigenom minskar graden av vakuum inuti ytterhöljet med åtföljande försämrad brytfunktion.

Under det att en ljusbåge, som vid en konventionell spiral- eller FE -formig elektrodkonstruktion nått det yttre periferiområdet av kon- taktsektionen mellan intilliggande ljusbågdrivande segment, fördelas över de ljusbågdrivande segmenten och drivs utåt längs segmentens ytor, kommer ljusbågen vid elektrodkonstruktionen enligt uppfinningen att drivas utåt längs de snedställda ytorna på resp. ljusbågdrivande segment.

Eftersom elektroderna enligt föreliggande uppfinning är plana och skivformiga, sett uppifrån, kan en förbättrad brytfunktion för- väntas, om elektrodkonstruktionen enligt uppfinningen användes i en kretsfrånskiljare utformad för kretsar arbetande med hög spänning eller svaga strömmar. Ett effektivt utnyttjande av elektrodernas och de ljusbågdrivande segmentens sidoytor för drivning av ljusbågen i omkretsled medför även en reduktion av elektrodstorleken och således även en minskning av avståndet mellan elektroderna och den mellanlig- gande skärmen, vilket möjliggör framställning av kretsfrånskiljare med mindre dimensioner.

Eftersom vidare slitsarna 53 i elektrodkonstruktionen enligt fig. 6-8 lätt kan utformas genom rätlinjig skärning i elektroden ef- ter inställning av densamma i snedställt läge, är det möljigt att framställa relativt små elektroder på enkelt sätt och således åstad- komma kompakta kretsbrytare med god brytfunktion.

Ehuru uppfinningen har beskrivits med hänvisning till föredragna utföringsformer, kan fackmannen givetvis genomföra form- och detalj- ändringar inom ramen för uppfinningstanken enligt efterföljande patent- krav.

Claims (5)

7813-284--2 P a t e n t k r a v

1. Frånskiljare av vakuumtyp, omfattande ett par elektroder (50) anordnade på en gemensam axel; , där minst en av dessa elektroder har ett ringformigt kontaktorgan (51) och är rörlig axiellt så, att elektrodens båda kontaktorgan ligger i kontakt med varandra när frånskiljaren befinner sig i inkopp- lingsläge, och ligger på avstånd från varandra när frånskiljaren be- finner sig i öppet läge; och ett ljusbågdrivande organ (54), som koaxiellt omger det ringformi- ga kontaktorganet (51), utgöres av en skivformig kropp, som sträcker sig utåt från det ringformiga kontaktorganets periferi och är utfor- mat med ett flertal slitsar (53), vilka är anordnade med axiell lut- ning relativt kontaktorganet (51); varvid den skivformiga kroppen är genom nämnda slitsar uppdelad alltigenom i ett flertal ljusbågdrivan- de segment (52); slitsarna (53) är likformigt fördelade runt den skivformiga kroppens omkrets; varje slits bildar samma vinkel tillsam- mans med axeln; och intill varandra belägna segment (52) av det ljus- bågdrivande organet (54) överlappar varandra i slitszonen; k ä n n e t e c k n a d a v a) att varje segment (52) har en radiellt riktad ändkant (52a) som bildar vinkel relativt en radiusvektor av elektroden, b) att varje segment (52) därjämte har en yta (52b), som sträcker sig i omkretsriktningen och successivt avlägsnar sig från den motsatta elektroden, varvid denna yta (52b) ligger bakom en annan yta (52b') på intilliggande segment i överlappningszonen, vilken sistnämnda yta (52b')sträcker sig i omkretsriktningen och är bortvänd från den mot- satta elektroden, och c) att varje par slitsar (53), som avgränsar ett segment, är an- ordnat utan överlappning; varigenom en vid brytning av kretsen alstrad ljusbâge bringas att röra sig i en riktning, som bildar en spetsig vinkel med slitsar- na i det mot den motsatta elektroden vända planet.

2. Frånskiljare enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda slitsar (53) har ett rätlinjigt tvärgående tvärsnitt och ett rätlinjigt längsgående tvärsnitt (fig 6-8).

3. Frånskiljare enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda slitsar (53) har ett krökt tvärgående tvärsnitt och ett rät- linjigt längsgående tvärsnitt (fig 9).

4. Frånskiljare enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda slitsar (53) har ett rätlinjigt tvärgående tvärsnitt och ett 7813284-2 krökt längsgående tvärsnitt (fig 10).

5. Frånskiljare enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda slitsar (53) har ett krökt tvärgående tvärsnitt och ett krökt längsgående tvärsnitt (fig 11).