DE601563C - Schalter mit Loeschung des Lichtbogens durch einen Druckgasstrom - Google Patents

Description

• Schalter mit Löschung des Lichtbogens durch einen Druckgasstrom Bei elektrischen Schaltern für hohe Abschaltleistungen ist es bekannt, die Unterbrechungsstelle in einer als Druckkammer ausgebildeten Schaltkammer anzuordnen und den Unterbrechungslichtbogen durch hindurchgeleitete Druckluft oder Druckgas zu löschen. Ferner ist es auch bei Schaltern mit Lichtbogenlösohunb durch einen Druckgasstrom bekannt, die Kontakte in einer vollkommen geschlossenen Kammer anzuordnen und den Druck des Löschgases durch den Unterbrechungslichtbogen selbst zu erzeugen. Bei Freigabe der Kammeröffnung durch den beweglichen Schaltstift strömt dann das Druckgas aus der Druckkammer aus und löscht hierdurch den Lichtbogen. Hierbei tritt jedoch der Nachteil auf, daß ,die Absperrung der Druckkammer gegen den Außenraum .durch den beweglichen Schalterkontakt gebildet wirrt, wodurch der Druck .des Löschgases von der Schalterkontaktbewegung abhängig ist. Die Absperrung der Druckkammer wird also unabhängig von dem in der Druckkammer herrschenden Druck in demselben Augenblick aufgehoben, in welchem der bewegliche Schalterkontakt die Druckkammer verläßt. Hierdurch wird verhindert, daß insbesondere bei kleinen Stromstärken ein zur raschen Löschung des Schaltlichtbogens ausreichender Gasstrom überhaupt entstehen kann.
• Durch den Gegenstand der Erfindung sind diese Nachteile vermieden. Die Erfindung besteht darin, daß bei einem Schalter mit Löschung des Lichtbogens durch einen Druckluft- oder Gasstrom, der in einer allseitig geschlossenen Kammer durch den Unterbrechung#slichtbogen selbst erzeugt wird, die Druckkammer mit einem von der Schalterkontaktbewegung unabhängigen Absperrorgan versehen ist, welches eine Gasströmung erst von einem bestimmten Überdruck in der Kammer an gestattet. Zur schnelleren Entwicklung der zur Löschung erforderlichen Gasströmung kann in der Kammer eine Kälte abgebende und verdunstende Masse enthalten sein. Man kann auch in bekannter Weise neben den Hauptkontakten Hilfskontakte anordnen, die im elektrischen Stromkreis mit den Hauptkontakten in Reihe liegen und die dazu bestimmt sind, bei ihrer Trennung einen Teil der Drucksteigerung - herbeizuführen, die zur Lichtbogenlösohung erforderlich ist, während die restliche Drucksteigerung durch den bei der Trennung der Hauptkontakte entstehenden Lichtbogen hervorgerufen wird. Vorteilhaft ordnet man das Absperrorgan unmittelbar hinter der Unterbrechungsstelle, an welcher der Lichtbogen gelöscht werden soll, an.
• Durch den Verschluß der Gasaustrittsstelle der Druckkammer mit einem von der Schalterkontaktbewegung unabhängigen Absperrorgan, das erst von einem bestimmten Überdruck in der Kammer an eine Gasströmung entstehen läßt, wird ohneMitwirkungeinerKompressoranlage oder eines Vorrates an Druckluft oder Preßgas erreicht, daß das 'beim Auftreten des Schaltlichtbogens in der Druckkammer entstehende Druckgefälle diejenige Größe annimmt, die zur Ausbildung eines den Schaltlichtbogen schnell und .sicher löschenden Luft-oder Gasstrom erforderlich ist. Ist in der Druckkammer eine Kälte abgebende und verdunstende Masse vorhanden, -so hat dies zur Folge, daß die durch den Schaltlichtbogen hervorgerufene Drucksteigerung und .damit das erwähnte Druckgefälle wesentlich höhere Werte erreicht, als es ohne Kältewirkung möglich wäre.
• Verwendet man als Kälte abgebende Masse Kohlensäureschnee, so ergibt sich aus der steten Verdunstung eines Teiles derselben, die eine Folge der unausgesetzt wirksamen Wärmeeinstrahlung ist, bereits vor der Ab= schaltung ein langsamer Druckanstieg. Der beim Auftreten eines Schaltlichtbogens entstehende, zur Öffnung des Absperrorgans ausreichende Gesamtdruck wird um so schneller erreicht, je näher dieser allmähliche Druckanstieg an den Druckwert heranreicht, auf den .das Absperrorgan eingestellt ist, um das zur Herbeiführung einer kräftigen Gasströmung nötige Druckgefälle sicherzustellen.
• Inder Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes schematisch veranschaulicht, und. zwar zeigt Abb. i einen Schalter mit einer Unterbrechungsstelle, Abib. 2 einen solchen mit zweiUnterbrechungsstellen.
• In einem Raum i, der die Druck- oder Schaltkammer bildet (Alyb. i), sind die Kontakte 2 und 3 angeordnet, welche die Unterbrechungsstelle des Schalters bilden. Der Kontaktbolzen :2 ist beweglich und wird in der üblichen Weise von außen her betätigt. Die Wandung 4 ,der Druckkammer i besteht aus einer elektrisch und thermisch isolierenden Masse, z. B. Porzellan. Der feste Kontakt 3 ist in der Mitte durchbohrt, so daß das Druckgas gezwungen wird, beim Ausströmen die Kontaktstelle zu beblasen. Die eigentliche Gasaustrittsöffnung -des Schalters ist durch ein mit Gewichts.- oder Federwirkung oder beiden ausgerüstetes Absperrorgan 6 abgeschlossen, das sich unter der Wirkung eines Überdrucks von vorausbestimmter Größe öffnet und sich beim Nachlassen des Druckes im Raum i kraftschlüssig wieder schließt. Zur Verstärkung der thermischen Isolierung der Druckkammer i. ist eine Umkleidung 7 angeordnet, und der dadurch gebildete Zwischenraum 8 ist mit Kork oder einem ähnlichen Wärmeisoliermittel erfüllt. In der Schaltkammer i befindet sich noch eine Kälte abgebende und verdunstende Masse 5, z. B. Kohlensäureschnee, die durch Verdunstung an den Gasinhalt des Raumes Kälte abgibt und dabei gleichzeitig die Kontakte?, und 3 kühl hält. Eine in der Wandung 4 bzw. 7 -vorgesehene, durch ein Verschlußstück io verschließbare Öffnung 9 erleichtert die Ergänzung der Kälte abgebenden Masse und die Kontrolle der Schalterkontete.
• Die Wirkungsweise des Schalters ist folgende. Bei der Öffnung der Kontakte 2 und 3 bildet sich in der Drucklmmmer i ein Lichtbogen. Derselbe erzeugt in der in der Druckkammer vorhandenen Luft oder Gasmenge eine Drucksteigerung.- Durch den Kälteerzeuger 5 wird die Temperatur des Gases, das die Druckkammer i erfüllt, stark herabgesetzt. Die durch den Schaltlichtbogen verursachte Drucksteigerung ist naturgemäß um so größer, je .stärker .das .in der Druckkammer eingeschlossene Gas gekühlt ist, je näher also seine Temperatur der absoluten Temperatur liegt. Unter der Wirkung der plötzlichen Drucksteigerung öffnet sich das an der Druckkammer i angebrachte Abschlußorgan 6, so daß das unter sehr starker Kompression stehende Gas mit hoher Geschwindigkeit ausströmt. Dadurch wird der zwischen den Kontakten 2 und 3 stehende Lichtbogen sehr rasch zum Erlöschen gebracht. Die Druckkammer i bleibt nach der Beendigung des Schaltvorganges und Löschung des Lichtbogens von einer Gasmenge erfüllt, .deren Druck durch .das kraftschlüssig geschlossen gehaltene Absperrorgan bestimmt ist. Durch diesen dauernd vorhandenen Mindestdruck, welcher einen Wert annimmt, der unabhängig vom Schaltorigan durch die Verdunstung des Kohlensäureschnees aufrechterhalten wird, wird der Löschvorgang sehr günstig beeinflußt. = Bei der durch den Lichtbogen verursachten Drucksteigerung ist es nämlich von großem Vorteil, wenn der Anfangswert, von dem die plötzliche Drucksteigerung ausgeht, beträchtlich über Atmosphärendruck liegt. Es braucht dann durch den Lichtbogen dem Gasinhalt der Druckkammer nur eine geringe Wärmemenge zugeführt werden, um die zur raschen Lichtbogenlöschung erforderliche Gasausströmung zu erzielen. Dieser Vorteil macht sich besonders bei kleineren Abschaltleistungen geltend.
• In der Abb.2 ist ein Schalter mit zwei Unterbrechungsstellen (eine Haupt- und eine Hilfskontaktstelle) dargestellt.
• In der Druckkammer i i befindet sich eine mit zwei Kontaktstücken 12 besetzte bewegliche Traverse 13, die durch die Antriebsstange 16 betätigt wird. Als Gegenkontakt für die Kontaktstücke 12 dienen die Kontakte 14 und 15. Der Kontakt 14 isst als Buchsenkontakt und der Kontakt 15 als Hohlkontakt ausgebildet. Die Kontakte 14 und 15 sind an der Innenwandung eines die Druckkammer umschließenden Gehäuses befestigt, dessen Hohlräume mit einem elektrisch und thermisch isolierenden Stoff 17 ausgefüllt sind. Ferner befindet sich in der Druckkammer i i noch ein Kälteerzeuger 2o, der Kohlensäuresohnee ist. Die Schaltkammer ist .durch die mittels eines Verschlußstückes i9 verschließbare Öffnung 18 zugänglich. Die durch die Bohrung des Kontaktes 15 gebildete Öffnung wird durch ein kraftschlüssiges Absperrorgan 2i geschlossen gehaltert. Die Druckkammer i i ist mit einer Umkleidung a2 umgeben, die eine thermische Isolierung für die Druckkammer ermöglicht.
• Die Wirkungsweise des Schalters ist folgende. Die Löschung des Lichtbogens erfolgt unter ähnlichen Verhältnissen wie vorher beschrieben. Durch .die bekannte Anordnung .der in Reihe zur Hauptkontaktstelle Bergenden Hilfskontaktstelle 1a, 14 wird jedoch die Stromunterbrechung und damit die Lichtbogenbildung schon vordem Öffnen der Hauptkontakte eingeleitet. Durch den an der Hilfskontaktstelle sich bildenden Lichtbogen wird in der Druckkammer eine wesentliche Drucksteigerung hervorgerufen, schon bevor die Hauptkontakte sich öffnen. Die Drucksteigerung nimmt infolgedessen beim Öffnen der Hauptkontakte bedeutend größere Werte an, und das Gas strömt um so eher und mit einer um so größeren Geschwindigkeit aus.
• Ohne an der Erfindung etwas zu verändern, kann man den Schalter auch nur mit Luft betreiben.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Schalter mit Löschung des Lichtbogens durch einen Druckgasstrom, .dessen Druck in einer allseitig geschlossenen Kammer durch den Unterbrechungslichtbogen selbst erzeugt wird, .dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer mit einem von der Schalterkontaktbewegung unabhängigen Absperrorgan versehen ist, welches eine Gasströmung erst von einem bestimmten Überdruck in der Kammer an gestattet.
2. 2. Schalter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, @daß in der Schaltkammer eine Kälte abgebende und verdunstende Masse enthalten ist.
3. 3. Schalter nach Anspruch i und a, gekennzeichnet durch Hilfskontakte, die mit den Hauptkontakten in Reihe liegen und dazu bestimmt sind, bei ihrer Trennung einen Teil der Drucksteigerung herbeizufuhren, der zur Lichtbogenlöschung erforderlichist, währenddierestlicheDrucksteigerung durch den bei der Trennung der Hauptkontakte entstehenden Lichtbogen hervorgerufen wird.
4. 4. Schalter nach Anspruch i bis 3, dadurch -gekennzeichnet, daß das Absperrorgan unmittelbar hinter der Unterbrechungsstelle, an welcher der Lichtbogen gelöscht werden soll, angeordnet ist. Das Patent 601 563 ist durch Urteil des Reichsgerichts vom 12*Februar 1943 dadurch teilweise für-nichtig erklärt, daß die Ansprüche 1 und 2 gestrichen werden.