DE939460C

DE939460C - Elektrischer Schalter

Info

Publication number: DE939460C
Application number: DEI4701A
Authority: DE
Inventors: Edward Jacob Frank; Virgel Earl Phillips
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1950-10-07
Filing date: 1951-10-07
Publication date: 1956-02-23
Also published as: GB720021A; US2639354A; FR1043588A; CH309308A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schalter, und zwar insbesondere auf einen solchen, bei welchem parallel zu den im geschlossenen Zustand des Schalters stromführenden Kontakten (im folgenden »Hauptkontakte« genannt) sogenannte Lichtbogenkontakte angeordnet sind, zwischen denen während eines Öffnungsvorgangs des Schalters der Lichtbogen entsteht.

Bei Schaltern dieser Art kann unter bestimmten Betriebsbedingungen der Lichtbogen von den Lichtbogenkontakten abwandern und zwischen den Hauptkontakten übergehen, und es kann dann möglicherweise keine Stromunterbrechung zustande kommen, sondern die Hauptkontakte können viel mehr Schaden leiden, da sie nicht für einen derartigen Lichtbogen bemessen sind. Schalter dieser Art sind im allgemeinen mit Blas- und Löschvorrichtungen versehen, beispielsweise mit einer Löschkammer, die einen zunächst zwischen den Lichtbogenkontakten übergehenden Lichtbogen nur dann zu löschen vermag, wenn der Lichtbogen in die Löschkammer hineinwandert und sich dabei von den Hauptkontakten entfernt. Wenn der Lichtbogen sich aber in der umgekehrten Richtung bewegt und zwischen den sich zuerst öffnenden Hauptkontakten entsteht, kann seine Löschung schwierig oder unmöglich werden, da der Lichtbogen dann außerhalb des Wirkungsbereichs der Löschvorrichtung liegt. Ein Wandern des Lichtbogens von den Hilfskontakten zu den Hauptkontakten kann durch unstabile Magnetfeldverhältnisse hervorgerufen werden und wird durch einen Austritt ionisierter Gase aus dem

Zwischenraum zwischen den Lichtbogenkontakten in den Raum zwischen die Hauptkontakte noch verschlimmert.

Es ist bereits bekannt, bei einem Schalter mit Lichtbogenkontakten und Hauptkontakten zwischen dem festen Lichtbogenkontakt und dem festen Hauptkontakt eine feststehende Trennwand anzuordnen, die nach Öffnen der Lichtbogenkontakte den oben geschilderten Übergang des Lichtbogens ίο auf die Hauptkontakte verhindert.

Die Erfindung setzt einen Schalter mit einem feststehenden und einem beweglichen Hauptkontakt und einem festen sowie einem beweglichen parallel zu den Hauptkontakten angeordneten Lichtbogenkontakt als bekannt voraus, bei welchem die Lichtbogenkontakte sich erst nach der öffnung der Hauptkontakte öffnen und bei welchem ferner zwischen dem festen Hauptkontakt und dem festen Lichtbogenkontakt eine zur Abschirmung der Hauptkontakte gegen die Lichtbogengase dienende feste Trennwand vorhanden ist.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der feststehende Lichtbogenkontakt an der einen Seite der Trennwand in einer Tasche angeordnet ist, derart, daß die durch den Lichtbogen erzeugten heißen Gase nur durch die öffnung der Tasche entweichen können und daß gegenüber der Öffnung der Tasche ein zur Ablenkung der Lichtbogengase von den Hauptkontakten dienender Schirm vorgesehen ist.

Fig. ι ist eine teilweise im Schnitt gezeichnete Ansicht eines erfindungsgemäßen Schalters; die

Fig. 2 zeigt eine Ansicht längs der Schnittlinie 2-2 in Fig. i.

In Fig. ι besteht der Schalter aus -einer Anschlußklemme ι sowie einer entsprechenden zweiten Klemme 2, die an dem nicht mitgezeichneten Schaltergestell befestigt sind. Der feste Hauptkontakt, der im ganzen mit 3 bezeichnet ist, ist elektrisch mit der Klemme 1 verbunden, während der bewegliche Hauptkontaktarm 4 in einem Gelenk sitzt und elektrisch bei 5 mit der Klemme 2 verbunden ist. Der Kontaktarm 4 ist im Gelenk 5 drehbar, und zwar mittels einer isolierenden Betätigungsstange 6, die bei 7 an den Schaltarm 4 angelenkt ist. Die Verstellkräfte für den Schalter werden über einen Handgriff 8 ausgeübt, und es ist ferner die Kupplung mit der Stange 6 bei 7 verstellbar. An dem Schaltarm 4 ist ein breiter Hauptkontakt 9 befestigt und ferner ein schmaler Lichtbogenkontakt 10.

An der Schalter klemme ι ist ein Leiter 11 angeschlossen, an welchem ein Teil n_a befestigt ist, der eine Art von Tasche bildet, in welche die drehbar befestigten Enden der Hauptkontaktfinger ein-• greifen. Diese im geschlossenen Zustand des Schalters den Hauptstrom führenden festen Kontaktfinger 12 können sich nicht im Uhrzeigersinn um einen an der Stelle 13 gelegenen Punkt drehen, obwohl sie unter dem Einfluß einer Druckfeder 14 stehen, deren Mittelstift 15 in den Teil 11 _a eingreift. Der feste Lichtbogenkontakt 16 ist mechanisch und elektrisch mit dem Leiter 11 verbunden, und zwar mit Hilfe des abgesetzten leitenden Bolzens 17, der bei 18 vernietet ist. Wie am besten aus Fig. 2 zu ersehen, besteht der feste Lichtbogenkontakt 16 aus zwei Kontaktfingern, welche durch die Druckfedern 19 und 20 an den Bolzen 17 angedrückt und ferner gegeneinander gedrückt werden und zwischen die sich der Gegenkontaktfinger 10 des beweglichen Lichtbogenkontaßtes einführt. Die Fig. 1 und 2 lassen erkennen, daß der bewegliche Kontaktfinger 10 einen beträchtlichen Weg durchlaufen kann, bevor er den Gegenkontakt 16 verläßt, so daß diese Lichtbogenkontakte sich erst voneinander trennen und erst dann einen Lichtbogen ziehen, nachdem ein erheblicher Abstand des beweglichen Hauptkontaktes 9 von dem festen Hauptkontaktfinger 12 zustande gekommen ist. Auf diese Weise wird eine Beschädigung der Kontaktflächen der Hauptkontakte 9 und 12 verhindert, sie dienen vielmehr lediglich zur Stromführung, wenn der Schalter geschlossen ist.

Wie bereits erläutert, kann der Lichtbogen von den Lichtbogenkontakten unter bestimmten Bedingungen auf die Hauptkontakte des Schalters übergehen und kann dabei die Unterbrecherwirkung des Schalters gefährden sowie eine Beschädigung dieser Hauptkontakte hervorrufen, die keine gegenüber einem Lichtbogen widerstandsfähigen Kontaktflächen besitzen, wie sie bei den Lichtbogenkontakten vorhanden sind. Außerdem vermindert sich in der Richtung auf die Hauptkontakte die Blaswirkung, so daß der Lichtbogen dann weniger gut in die Löschkammer hineingetrieben wird, was zur Vollendung des Löschvorgangs unerläßlich ist. Man muß daher unbedingt dafür sorgen, daß der Xichtbogen nicht auf · die Hauptkontakte 9 und 12 überspringt oder zwischen ihnen von neuem entsteht.

Um zu verhindern,, daß der Lichtbogen von neuem zwischen diesen Hauptkontakten gebildet wird, ist eine Lichtbogenführung 21 in Form eines Hindernisses oder einer Gasableitung vorgesehen, und zwar wird diese. Lichtbogenführung zwischen dem festen Lichtbogenkontakt 16 und dem festen Hauptkontaktfinger 12 angebracht. Eine Isolation, beispielsweise 2i₀ und 2i_ö, ist zur elektrischen Isolierung der Lichtbogenführung 21 vorhanden. Wenn daher der Lichtbogen anfänglich, bevor das obere Ende des beweglichen Kontakts 10 durch die schlitzförmige Öffnung 22 im Führungsblech 21 hindurchtritt, entsteht, kann der Lichtbogen von den Lichtbogenkontakten wegen der Sperrwirkung des Führungsblechs 21 nicht auf die Hauptkontakte überspringen.

Außerdem ist ein Ablenkblech 23 vorhanden, welches verhindert, daß ionisierte Gase, die zwischen den Lichtbogenkontakten entstehen und als ein Gasstrahl durch den Schlitz 22 hindurchtreten, zwischen die Hauptkontakte 9 und 12 eintreten, da dies zu einem Durchschlag zwischen diesen letzteren Kontakten "führen könnte. Das Ablenkblech 23 bildet ejnen breiten Flansch und ist mit dem beweglicheren Kontakt 10 fest verbunden, wie aus Fig. τ hervorgeht. Der Gasstrahl trifft" nach seinem Durchtritt durch die öffnung 22 auf das Ab-

lenkblech oder die Prallfläche 23 auf, so daß die Gase nach links in die Löschkammer geleitet werden, welche im ganzen mit 24 bezeichnet ist. Das Ablenkblech 23 braucht nicht notwendig an dem beweglichen Kontakt 10 befestigt zu werden, sondern kann auch am Führungsblech 21 befestigt sein. Gewünschtenfalls kann das Ablenkblech also auch mit einer Öffnung versehen werden, durch welche der Kontakt 10 sich hindurchbewegt.

Wenn der Lichtbogenkontakt 10 sich während eines Öffnungsvorgangs nach abwärts bewegt und sein oberes Ende, an welchem der Lichtbogen ansetzt, durch den Schlitz 22 hindurchwandert, springt das obere Ende des Lichtbogens von dem festen Lichtbogenkontakt 16 auf die Lichtbogenführung 21 über, so daß die erste Blasspule 25 in den Stromweg zwischen der Schalterklemme 1 und der Lichtbogenführung 21 eingeschaltet wird. Der Strom fließt also nunmehr über den Kontaktarm 4, den Lichtbogen, das isolierte Lichtbogenführungsblech 21 und durch die Spule 25, wobei der Stromweg durch das Lichtbogenführungsblech und die Spule einen zweiten Weg für den Lichtbogenstrom bildet, der ja zuerst über die Kontaktfinger 16, den

Bolzen 17 und den Leiterstreif en 11 verlief. Das Lichtbogenführungsblech 21 bildet also einen Teil einer Spulenwindung, der in Reihe mit der Blasspule 25 liegt. Wie bekannt, bildet eine solche Blasspule ein magnetisches Feld, welches den Licht-

bogen nach links in die Löschkammer 24 verlagert. Wenn der Kontakt 10 sich weiter nach abwärts bewegt, springt der untere Ansatzpunkt des Lichtbogens vom Kontakt 10 auf die Lichtbogenführung 26 über und schaltet daher mit dem Lichtbogen und der Blasspule 25 auch noch die untere Blasspule 27 in Reihe, so daß der Lichtbogen noch stärker nach links getrieben wird. Da die Spule 27 über die Leitungsverbindung 28 mit der Schalterklemme 2 verbunden ist, verläuft der Stromfluß nun vollständig außerhalb des Kontaktarms 4. Es ist nun ein Nebenschlußweg zum Kontaktarm 4 geschaffen. Wenn der Lichtbogen nun noch nicht erloschen ist, bewegt er sich weiter nach links, so daß sein oberer Ansatzpunkt vom Führungsblech 21 auf das obere

Führungsblech 29 übergeht. Dadurch wird die dritte Blasspule 30 mit den beiden anderen Spulen 25 und 27 in Reihe geschaltet, da diese Blasspule 30 zu dem isolierenden Zwischenstück 31 zwischen dem Führungsblech 21 und dem oberen Führungsblech 29 parallel geschaltet ist.

In der dargestellten Ausführungsform wirken also dann die drei Blasspulen auf den Lichtbogen ein und bewirken eine Verlagerung des Bogens in die Kammer 24, in welcher der Bogen erlischt, wenigstens bei allen Stromstärken, für die der Schalter bemessen ist.

Somit wird durch Anbringung des festen Lichtbogenkontaktes 16 innerhalb einer Tasche, die aus dem abschirmenden Lichtbogenführungsblech21 besteht und nur an einer Seite, nämlich an der Seite der öffnung 22 offen ist, ein Austritt aller ionisierten Gase durch diese Öffnung in Form eines abwärts gerichteten konzentrierten Strahls erreicht, vorauf das Ablenkblech, welches mit dem beweglichen Lichtbogenkontakt verbunden ist, diesen Gasstrom mit Sicherheit in die Löschkammer ablenkt und ihn daher von den Hauptkontakten fernhält.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Elektrischer Schalter mit einem feststehenden und einem beweglichen Hauptkontakt und einem festen sowie einem beweglichen parallel zu den Hauptkontakten angeordneten Lichtbogenkontakt, die sich erst nach der Öffnung der Hauptkontakte öffnen, unter Verweildung einer zwischen dem festen Hauptkontakt und dem festen Lichtbogenkontakt liegenden festen Trennwand zur Abschirmung der Hauptkontakte gegen die Lichtbogengase, dadurch gekennzeichnet, daß der feststehende Lichtbogenkontakt an der einen Seite der Trennwand in einer Tasche angeordnet ist, derart, daß die durch den Lichtbogen erzeugten heißen Gase nur durch die öffnung (22) der Tasche entweichen können und daß gegenüber der Öffnung der Tasche ein zur Ablenkung der Lichtbogengase von den Hauptkontakten dienender Schirm (23) vorgesehen ist.

2. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablenkschirm an dem beweglichen Lichtbogenkontakt befestigt ist und sich mit ihm zusammen bewegt.

3. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bewegung des Lichtbogens eine magnetische Blasvorrichtung (25) dient, welche zwischen dem festen Hauptkontakt sowie der Trennwand (21) eingeschaltet ist und auf den zwischen den Lichtbogenkontakten gezogenenLichtbogen eine von den Hauptkontakten abgewendete Kraft ausübt.

4. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß noch eine zweite Blasvorrichtung (27) an dem beweglichen Lichtbogenkontakt angeschlossen ist und eine zweite Lichtbogenführung (26) mit der zweiten Blasvorrichtung verbunden und nahe an der Öffnungsstellung des beweglichen Lichtbogenkontaktes angebracht ist, wobei die zweite Blasvorrichtung zur Unterstützung der ersten Blasvorrichtung zur Fortbewegung des Lichtbogens von den Hauptkontakten dient, nachdem der Lichtbogen von dem beweglichen Lichtbogenkontakt auf die zweite Lichtbogenführung übergegangen ist.

Angezogene Druckschriften:
Aufsatz: New Low-Voltage Ain Circuit breaker with 50 000 Ampere Interrupting Capacity at Volts A-C aus der Zeitschrift Transactions of the American Institute of Electrical Engineers Vol. 69, 1950, Reprinted Paper 50-272.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

I 509 650 2.56