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Verfahren zum Löschen des Unterbrechungslichtbogens in Flüssigkeitsschaltern,
die in Wechselstromkreisen angeordnet sind Die Erfindung bezieht sich auf Schalter,
die zum Unterbrechen von Wechselstromkreisen dienen und bei denen die beweglichen
und festen Schaltstücke innerhalb einer Flüssigkeit getrennt werden.
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Bei solchen Schaltern tritt beim Öffnen des Kontaktes ein Lichtbogen
auf, der aus der Schaltflüssigkeit Dämpfe und Gase entwickelt, die beträchtlichen
Druck annehmen können.
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Die Erfindung besteht -darin, daß zum Zwecke einer raschen Löschung
des Licht-Bogens dieser Druck nach dem Öffnen der Kontakte plötzlich sprunghaft
vermindert wird in dem Maße, daß ohne Mitwirkung eines Löschfiüssigkeitsstrahles
der Lichtbogen erlischt: - Die Löschwirkung ist darauf zurückzuführen, daß bei der
plötzlichen Druckabsenkung der durch den Lichtbogen entwickelte Flüssigkeitsdampf
kondensiert wird. Als Kondensationskerne dienen dabei die im Lichtbogen bzw. in
der Lichtbogenbahn vorhandenen Ionen und Elektronen; die dadurch in ihrer Bewegungsfreiheit
beschränkt werden und nicht mehr ionisieren- können. Da die Druckverminderung auch
während des Erlöschens des Lichtbogens beim ersten Stromdurchgang durch Null weiter
fortschreitet, so kondensieren sich die gebildeten Dampfteilchen an den Trägern
der Entladung und verhindern somit ein Wiederzünden des Lichtbogens nach einem Durchgang
des Wechselstromes durch- den Nullpunkt.
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Es sind bei Flüssigkeitsschaltern schon verschiedene Einrichtungen
'bekanntgeworden, durch die ein Abströmen. der Abschaltgase aus dem Schaltgefäß
und damit eine Minderung des Innendruckes gegenüber demjenigen herbeigeführt wird,
der sich bei der Entwicklung der Schaltgase im Schaltgefäß ohne diese Abströmmöglichkeiten
ausbilden, würde.' Man hat auch Vorrichtungen vorgeschlagen, welche nach der Kontaktöffnung,
also bei beginnender Verdampfung der Schaltflüssigkeit, den Innenraum des Schaltgefäßes
in dem Maße vergrößern, als sich die Schaltgase bilden. Dem Aufbau dieser, Einrichtungen
liegt das Bestreben zugrunde, Druckänderungen von vornherein möglichst zu vermeiden,
um das Schaltgefäß vor Zertrümmerung,ezu bewahren. Man ließ sich teilweise auch
von dem Bestreben leiten, die Gasblase möglichst klein zu halten, etwa zu dem Zwecke,
um die Gase durch die umgebende Flüssigkeit besser zu kühlen. Soweit bei diesen
bekannten
Einrichtungen die Gase von ihrem Entstehen an durch möglichst widerstandslose, Abströmwege
#:abgeführt werden, entsteht ein im Sinne der Erfindung ausnutzbares Druckgefälle-
nicht. Das charakteristische Merkmal der vorangehenden planmäßigen Erzeugung eines
Druckgefälles von entsprechender Höhe fehlt diesen Einrichtungen.- Soweit aber überhaupt
ein nennenswertes Druckgefälle entsteht, ist bei keiner der bekannten Einrichtungen
dafür Sorge getragen, daß dieses Druckgefälle während des Bestehens des Lichtbogens
wirksam wird, und daß dies in solchem Ausmaß und mit solcher Geschwindigkeit geschieht,
daß eine Kondensation eintritt und dadurch eine Wiederzündung des Lichtbogens nach
dem Stromdurchgang durch Null verhütet wird. Ohne Kennthis dieser Grundsätze und
planmäßige Bemessung der ganzen Einrichtung nach diesen Gesichtspunkten ist der
erfindungsmäßige Erfolg nicht erreichbar.
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Es sind bei Ölschaltern auch Einrichtungen bekanntgeworden, die den
Zweck haben, den Druck in der Umgebung der Kontakte zu steigern, um eine Löschung
des Lichtbogens entweder durch den Druck oder durch eine Beschleunigung des beweglichen
Gegenschaltstückes auf - eine möglichst hohe Schaltgeschwindigkeit herbeizuführen.
Bei diesen bekannten Einrichtungen sammeln sich die Schaltgase in einem die Kontaktstelle
unigebenden Druck oder Explosionsgefäß und werden aus diesem, nachdem die Gase den
Lichtbogen durch ihren Druck gelöscht bzw. das Gegenschaltstück auf eine ,genügend
hohe Geschwindigkeit gebracht haben, in den umgebenden Raum entlassen.
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Diese Einrichtungen zeigen am deutlichstes, wie weit man von der .Erkenntnis
der Erfindung entfernt war; denn obwohl hierbei ein Druckgefälle erzielt wurde,
das für die Löschung des Lichtbogens hätte nutzbar gemacht werden können, hat man
dieses doch -nie zur Löschung ausgenutzt, sondern im Gegenteil solche Vorschriften
und Bemessungsregeln für die Apparatur gegeben, die eine Löschung des Lichtbogens
auf grundsätzlich. andere Weise herbeiführen sollten, Diese Vorschriften stehen
zum Teil geradezu. im Widerspruch zu dem Gedanken einer plötzlichen Druckverminderung.
So hat man zum Beispiel die Austrittsöffnung für die Schaltgase in der Druck- oder
Explosionskammer und das Vorderende des Schaltstiftes, welches diese Öffnung freigibt,
konisch abgeschrägt, so daß selbst bei hoher Schaltgeschwindigkeit.der volle Querschnitt
der Austrittsöffnung nicht plötzlich, sondern nur allmählich freigegeben wurde.
Mit dieser Abschrägeng verfolgte man den Zweck, eine günstige Führung des kühlenden
Ölstrahles herbeizuführen, welchem die Löschwirkung zugeschrieben wurde. -Man hat
ferner unter dem Gesichtspunkt, daß die Neuzündung des Lichtbogens durch Bildung
eines Ölpfropfens in der Austrittsöffnung der Schaltkammer verhindert werden könne,
diese mit so dickem Boden konstruiert, daß die Kammer während des ganzen Löschvorganges
durch den Schaltstift und den nachfolgenden Ölpfropfen abgeschlossen blieb. Man
hat sogar im Interesse einer möglichst geringen Druckübertragung auf den Schalterkessel
Einrichtungen vorgesehen, welche die Gasaustrittsöffnung der Schaltkammer plötzlich
verschlossen oder verengten, sobald sie der Schaltstift verließ.
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Es ist bekannt, daß alle diese bisherigen Konstruktionen eine beständige
Gefahr für die ganze Anlage bedeuteten. Eine sichere Beherrschung des Ausschaltvorganges
war auf Grund jener Konstruktionsvorschriften nicht möglich. Durch: die erfindungsgemäß
gegebene Vorschrift ist es nun. möglich, Flüssigkeitsschalter zur Unterbrechung
höchster Leistungen zu bauen, wobei der Lichtbogen planmäßig und innerhalb weniger
Halbwellen des Wechselstroms gelöscht wird, und zwar unter Verwendung an "sich beliebiger
Schaltflüssigkeiten, sobald diese Flüssigkeiten nur die Eigenschaft haben, Dämpfe
zu entwickeln, welche bei der Expansion kondensieren. Als Schaltflüssigkeit ist
man nicht mehr, wie bisher, an Öl gebunden, man kann jede Flüssigkeit verwenden,
die jener Bedingung genügt, also Tetrac'hlorköhlenstoff o. dgl.
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Um in der Umgebung der Kontakte eine plötzliche starke Druckabsenkung
herbeizuführen, kann man beispielsweise im Schaltgefäß 'ein Ventil anordnen, :das
nach dem Öffnen der Kontakte einen Raum, in dem der Druck geringer ist, plötzlich
mit dem Schaltraum verbindet. Man kann auch eine plötzliche Druckverminderung dadurch
entstehen lassen, daß man beim Überschreiten eines be- i stimmten Druckes im Innern
des Schaltgefäßes ein Ventil o. dgl. öffnet.