DE390736C - Vorrichtung zum Regeln eines elektrischen Lichtbogens mittels eines elektromatromagnetischen Feldes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf elektromagnetische Vorrichtungen zur Regelung elektrischer Lichtbogen, insbesondere auf solche Vorrichtungen, die in Verbindung mit Strom-Unterbrechern zu gebrauchen sind.

Der Zweck der Erfindung ist, Vorrichtungen zu schaffen, um den Verlauf des Bogens zu regeln und in bestimmter Weise abzugrenzen, so daß er sich in der gewünschten Länge und Form bilden und geregelt und benutzt werden kann.

Bisher haben elektrische Lichtbogen mehr oder weniger unstetige und unkontrollierbare Eigenschaften. Es sind zwar magnetische Blasevorrichtungen angewendet worden, um den Gang der Bogen bis zu einem gewissen Grad kleinzuhalten und zu begrenzen, aber bei nicht eingeschlossenen oder in freier Luft gebildeten Bogen waren diese derart von den wechselnden Größen der Stromstärke und Spannung abhängig, daß die Wirkung der den Lichtbogen hervorbringenden Teile unsicher wurde.

Der Hauptzweck der Erfindung ist, den Lichtbogen eines Stromunterbrechers so auszti': reiten, daß ein Widerstand in detj Stromkreis eingeschaltet und so die Öffnung eines Hochspannungsstromkreises mit geringem Energieaufwand und ohne allzu heftige Er- <cheinungen ermöglicht wird; doch kommen auch in Betracht: die Regelung von Paulsenlung in eine andere oder aus einem Medium in ein anderes und die Verwendung eines Bogens, der sich ähnlich verhält und in Erscheinung tritt wie eine Gebläseflamme.

Nach der Erfindung wird die das magnetische Blasefeld erzeugende Spule so ange>ordnet, daß sie den Lichtbogen vollständig umgibt und der Strom in der Spule in derselben Richtung fließt wie im Lichtbogen. Infolgedessen kann der Lichtbogen über die Spule nicht hinaustreten. In Verbindung mit einem Stromunterbrecher kann der Lichtbogen gezwungen werden, abzureißen, ehe oder nachdem er seine äußerste Stellung erreicht hat, oder man kann es so einrichten, daß er in seiner äußersten Stellung mit hinreichender Stärke gebildet und so lange aufrechterhalten wird, bis er durch die Entladung eines ihn überbrückenden Kondensators von niedriger Kapazität oder durch andere Mittel abgerissen wird.

Abb. ι der Zeichnung ist eine schematische Seitenansicht eines Stromunterbrechers, der mit Einrichtungen zur Regelung des Lichtbogens gemäß der Erfindung versehen ist, wobei die eine Seite des Lichtbogengefälles der Deutlichkeit wegen ausgelassen ist.

Abb. 2 ist ein Mittelschnitt im rechten Winkel zn Abb. 1.

AbL. 3 Ms 8 sinf^; schematische Ansichten

ähnlich der Abb. ι, al .er in verkleinertem Maßstab, von anderen Ausführungsformen der Erfindung und zeigen eine abweichende Anordnung der Spulen und der den Bogen abreißenden Teile.

Abb. 9 und io sind Ansichten ähnlich den Abb. ι und 2 von einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Abb. Ii und 12 sind Schnitte von Einzelheiten der Vorrichtungen nach Abb. 9 und 10 und zeigen eine andere Anordnung der Spulen.

Abb. 13 ist eine schematische Ansicht einer

weiteren Ausführungsform der Erfindung.

In Abb. ι und 2 sind ein festes und ein bewegliches Kontaktglied 1 und 2 mit ähnlichen Hörnern 3 und 4 versehen, die mit Laschen 5 und 6 an den in Reihe liegenden Leitern 7 und 8 befestigt sind, die Teile des zu schützenden Stromkreises bilden. Der Strom tritt bei dem Leiter 7 ein, geht durch die Kontaktglieder 1 und 2, durchkreist die Spule 9 und geht in den Leiter 8 weiter. Die Spule 9 ist in zwei mit einem seitlichen Zwischenraum angeordnete Schichten 10 und 11 geteilt, zwischen denen die Kontaktglieder 1 und 2 liegen, und die beiden Schichten 10 und 11 sind ferner durch die Wände 12 getrennt, die vorzugsweise aus Asbest bestehen und ein Bogengefälle bilden. Zwischen den Wänden 12 sind die Querstege 13 zum Abreißen oder Ablenken des Bogens angeordnet; sie erstrekken sich -im wesentlichen radial nach dem Mittelpunkt der Spule 9.

Das feste Kontaktglied 1 besteht aus einem unteren, aus Lamellen zusammengesetzten Kontaktteil 14 und einem oberen Hilfskontaktteil 15. Das bewegliche Kontaktglied 2 endet in einen den Lichtbogen bildenden Kontaktbacken 16, der um einen Stift 17 an einem Arm 18 drehbar ist. Das obere Ende des Armes 18 bildet einen Hauptkontaktteil 19, der mit dem Hauptkontaktteil 14 des Kontaktgliedes ι zusammen arbeitet. Der Teil 16 steht unter der Wirkung einer Feder 20, die zwisehen Fortsätzen 21 und 22 an dem Kontaktglied 16 und dem Arm 18 angeordnet ist und den Teil 16 nach links zu kippen sucht. Der Teil 16 kann beweglich mit dem hornförmigen . Glied 4 durch einen biegsamen Leitungsteil i8^a verbunden sein. Der Arm 18 kann aus einer verhältnismäßig langen Blattfeder gebildet sein, auf die weiter unten Blätter 23 aus ähnlichem Stoff aufgelegt sind, die durch Bolzen 25 zugleich an der Feder 18 und den Tragschienen 24 befestigt sind. Es entsteht so ein federndes Gebilde, das bestrebt ist", in bezug auf den Teil 24 nach rechts auszuschlagen.

An dem Arm 18 ist ein Anker 26 befestigt,

der einem Kern 27 gegenübersteht. Dieser wird durch Spulen 28 magnetisiert und hält so den Unterbrecher in Schließstellung. Die Spulen 18 erhalten ihren Strom aus einer Batterie 29 durch den Schalter 30. Das Hufeisen 27 trägt innere Vorsprünge 31, die einen Nebenschluß für den Kraftlinienstrom des Kernes bilden, sobald die Spule 32 erregt wird, die zu der Spule 9 durch den Drosselwiderstand 33 im Nebenschluß liegt. Dieser Widerstand

vermindert die Zeitkonstante l-rr!> *o daU

; sie klein wird im Vergleich zu derjenigen der Spule 9.

Die' Wirkungsweise ist folgende: Sobald eine plötzliche Überlastung im Stromkreis der Leiter 7 und 8 eintritt, wirkt die Spule 9 als ; Reaktanz, schickt also einen Nebenstrom durch die Spule 32, wodurch der Kraftlinienstrom in dem Kern 27 so abgelenkt wird, daß er quer über die Fortsätze 31 statt durch den Anker 26 geht. Dadurch wird der Anker 26 freigegeben und laßt den Arm 18 nach rechts schwingen, so daß die Kontaktglieder 1 und 2 getrennt werden. Sobald dies geschieht, springt ein Lichtbogen über und bewegt sich an den Hörnern 3 und 4 entlang. Unter gewohnlichen Umständen würde ein solcher Lichtbogen auf unbestimmte Weise erlöschen, je nach der auf ihn einwirkenden Kraft, und würde entweder abreißen und den Strom ganz unterbrechen, oder er würde an den Kontaktgliedern sich wieder entzünden.

Bei der dargestellten Anordnung erzeugt der durch den Lichtbogen und in Reihe durch die Spule 9 fließende .Strom einen umgekehrten Kraftlinienstrom jenseits des Umfanges der Spule 9, über den der Bogen nicht hinaus kann, und je nach den Abmessungen der Spule und den Merkmalen des Stromkreises wird der Lichtbogen entweder abreißen, ehe er den umgekehrten Kraftlinienstrom jenseits der Spule 9 erreicht, oder er wird eine Stellung einnehmen, die durch die punktierte Linie 34 angedeutet ist. Hier wird er haltmachen, bis die aufgespeicherte Energie des Stromkreises verpufft ist. Das Kraftlinienfeld innerhalb der Spule ist von einer Richtung und nahezu gleichförmig.

Die Hörner 3 und 4 sind nach außen zu Enden 35 gekrümmt, die jenseits des Umfanges der Spule 9 liegen, um die Möglichkeit auszuschließen, daß der Lichtbogen sich an der Unterseite der Hörner bildet. Die Ouerstege 13 können auf verschiedene Weise angeordnet sein, tim den Bogen auf irgendeine passende Art zu verlängern.

Die Abb. 3, 4 und 5 zeigen verschiedene Ausführungsformen der Ouerstege 13 und der einander mit Abstand gegenüberstehenden Hörner 3 und 4.

Bei der Anordnung nach Abb. 6 ist die Spule 9 als eng gewundene Schraube ausgeführt, die eine verhältnismäßig weite Seele

hat, und in Abb. 7 ist sie dargestellt als gleich-■mäßig gewickelte Schnecke, während Abb. 8 die Spule als exzentrische Schnecke zeigt.

Bei der geschilderten Anordnung wird der Bogen nach außen geblasen, kann sich aber nicht über die Grenzen der Spulen ausdehnen. Die Querstege 13 erstrecken sich etwas über 'lie Spulen hinaus, und der Bogen wird eingeschlossen durch die Seitenwände 12. Er kann nicht über die Stege 13 hinaus, um sich wieder ; zu entzünden.

Die Windungszahl der Spule 9 ist so zu wählen, daß die gewünschte Ausblasewirkung erreicht wird, braucht aber nicht sehr groß zu sein. Sie hängt ab von der Zahl der Kraft- ^: linien auf das Quadratzentimeter, die auf das Ampere erforderlich sind, und von dem Strom und der Spannung, um die es sich handelt. So wird der Bogen schnell auf die voraus-

ao bestimmte Länge ausgedehnt werden und den Widerstand des Lichtoogens in den Stromkreis einschalten, bis die aufgespeicherte Energie des Systems verpufft ist. Dadurch wird die Überspannung sinken und gleichzeitig wird die Stromstärke so weit vermindert werden, daß der Strom leicht unterbrochen werden kann.

Die in den Abb. 9 und 12 dargestellte Ausführungsform einer magnetischen Ausblasevorrichtung gehört dem Luftkerntypus an. Die Spule 9 liegt außerhalb eines Kastens 36, der mit einem rechtwinklig angesetzten, ringsherumlaufenden Flansch 37 versehen ist. Die Teile 10 und 11 der Spule 9 liegen dem Flansch und der Wand von außen an. Die Querstege 13 sind in diesem Fall Viertelkreise, die in dem Winkel zwischen der Wand und dem Flansch angeordnet sind. Die Spule 9 ist in ihrem unteren Teil so geformt, wie bei 39 gezeigt, um die größte Kraftliniendichte in der Nähe der Kontaktglieder 1 und 2 zu erzielen.

Bei der Anordnung der Spulen nach Abb. 9, 10, 11 und 12, wo die eine auf der Außenseite der Wand 36 und die andere auf der Mantelfläche des Flansches 37 liegt, wird es eine Stelle in der Nähe der inneren Ecke 38 des Gehäuses geben, wo der Kraftlinienstrom ungefähr gleich Null ist. Der Lichtbogen wird sich bis zu dieser Stelle ausdehnen und dann kein weiteres Bestreben haben,· sich zu rühren.

Wie in Abb. 13 angegeben, kann die Spule 9, ' welche von den beschriebenen Formen sie auch '. haben möge, von dem Hauptstromkreis unab- :

hängig sein und durch die Leitungen 40 von I einer besonderen (nicht mit dargestellten) j Stromquelle aus gespeist werden.

Claims (7)

Patent-Ansprüche:

1. Vorrichtung zum Regeln eines elektrischen Lichtbogens mittels eines elektromagnetischen Feldes, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld durch eine Spule erzeugt wird, die den Lichtbogen vollständig umgibt, und daß der Strom in der Spule in derselben Richtung fließt wie im Lichtbogen, so daß der Lichtbogen sich so lange ausdehnt, bis er die Grenze der Spule erreicht hat, über diese aber infolge des Richtungswechsels des Magnetfeldes beim Übertritt von der Innenseite zur Außenseite der Spule nicht hinaustreten kann.

2. Anordnung einer Ausblasspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule in zwei Lagen (10 und 11) gewickelt ist, die auf entgegengesetzten Seiten der Lichtbogenkontaktglieder (1 und 2) liegen, so daß sie eine kreisförmige Kraftlinienzone für den Lichtbogen herstellen.

3. Anordnung eines Schalters mit einer Blasespule nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hörner (3 und 4) der Lichtcogenpole bis über die Außenseite der das Feld erzeugenden Spule verlängert sind, zu dem Zweck, die Lichtbogen am Zurückschlagen zu hindern, nachdem sie an den Hörnern auswärts gelaufen sind.

4. Elektrischer Schalter mit Ausblasspule für den Lichtbogen, dadurch gekeimzeichnet, daß die Spule so angeordnet ist, daß sie ein elektromagnetisches Feld gemäß Anspruch ϊ herstellt.

5. Anordnung einer Ausblasspule nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule in zwei Lagen (10 und 11) gewickelt ist, die auf entgegengesetzten Seiten der Lichtbogenkontaktglieder (1 und 2) liegen, so daß sie eine kreisförmige Kraftlinienzone (34) für den Lichtbogen herstellen.

6. Anordnung eines Schalters nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hörner (3 und 4) der Lichtbogenpole bis über die Außenseite der das Feld erzeu- 10s genden Spule verlängert sind, zu dem Zweck, die Lichtbogen am Zurückschlagen zu hindern, nachdem sie an den Hörnern auswärts gelaufen sind.

7. Schalteranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Abschneidklingen (13) sich im wesentlichen radial von der Spule (9) nach innen erstrecken, zu dem Zweck, den Bogen zu verlängern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.