DE940475C - Electric circuit breaker for alternating current with extinguishing chamber - Google Patents
Electric circuit breaker for alternating current with extinguishing chamberInfo
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Description
Es sind Leistungsschalter bekannt, bei welchen der beim Öffnen des Schalters entstehende Lichtbogen innerhalb einer Kammer zündet, die eine Flüssigkeit oder einen unter dem Einfluß des Lichtbogens Gas abscheidenden Stoff enthält und aus welcher die durch den Lichtbogen erzeugten Dämpfe oder Gase durch geeignet angeordnete Auslaßöffnungen so schnell ausströmen, daß sie den Lichtbogen löschen. Bei diesen Kammern wird die durch die schnelle Strömung der uinter Druck stehenden Dämpfe oder Gase erzielbare Löschwirkung nur unvollkommen ausgenutzt, weil der Höchstwert der Löschwirkung erst dann erreicht wird, wenn der Strom selbst seinen Höchstwert erreicht, während es im Gegenteil hierzu wünschenswert ist, die höchste Löschwirkung dann zu erzielen, wenn sich der Strom seinem Nullwert nähert. Aus diesem Grunde ist in den bisher bekannten Löschkammern die zur Löschung des Lichtbogens aufgewandte Energie sehr unwirtschaftlich ausgenutzt. Die bekannten Löschkammern müssen außerdem für sehr hohe innere Drücke bemessen werden.Circuit breakers are known in which the arcing that occurs when the switch is opened ignites inside a chamber that is a liquid or one under the influence of the arc Contains gas separating substance and from which the vapors generated by the arc or gases flow out through suitably arranged outlet openings so quickly that they cause the arc Clear. In these chambers, the pressure under pressure due to the rapid flow is the one Vapors or gases achievable extinguishing effect only incompletely used because the maximum value of Extinguishing effect is only achieved when the current itself reaches its maximum value while on the contrary, it is desirable to achieve the highest extinguishing effect when the current approaches its zero value. For this reason is in the previously known extinguishing chambers the energy expended to extinguish the arc is used very uneconomically. The known Extinguishing chambers must also be dimensioned for very high internal pressures.
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen. Leistungsschalter, bei welchem der Lichtbogen durch ein unter Druck stehendes Gas oder eine Flüssigkeit in einer gleichgerichtet zuir Bewegungsrichtung des beweglichen Kontakts hin- und herverschiebbaren Löschkammer gelöscht wird und durch die Bewegung des beweglichen Kontakts eine Blasöffnung sowie durch die Bewegung der Kammer eine Strömöffnu/ng freigegeben wird, die der Trennstelle am nächsten liegt.The invention relates to an electrical. Circuit breaker at which the arc by a pressurized gas or liquid in a direction of motion rectified to the direction of motion of the movable contact sliding back and forth arcing chamber is extinguished and the movement of the movable contact creates a blow hole and the movement of the chamber a flow opening is released which is closest to the separation point.
Bei einem bekannten Löschkammerflüssigkeitsschalter ist in der Löschkammer ein mit seinemIn a known extinguishing chamber liquid switch is in the extinguishing chamber with his
Boden der Trennstelle zugewandter Kolben angeordnet, dessen Boden eine Durchtrittsöffnung für den Schaltstift aufweist und bei eingeschaltetem Schalter auf einer Bodenfläche auf ruht, in der sich der feststehende Kontakt befindet. Beim Schalten· bzw. Trennen des Kontakts wird der Schaltstift aus der Bodenöffnung des Kolbens herausgezogen und letztere freigegeben. Durch den Druck der Gase wird der Kolben nach oben getrieben, so daß die Flüssigkeit von der Oberseite des Kolbens nach dessen Unterseite strömt und hierbei eine gewisse Bespülung der Spitze des Schaltstiftes eintritt. Falls die Flüssigkeitsströmung zur Löschung nicht ausreicht, um ein Wiederzünden des Lichtbogens zu verhindern, dann steigt der Druck in der Kammer, so daß sich die bewegliche Kammerwand von ihrer Unterlage abhebt, wodurch der Druck auf den Flüssigkeitsbehälter sich ausdehnt und beim Erreichen einer bestimmten Höhe den als Bruchplatte ao ausgebildeten Verschluß des Abflusses des Flüssigkeitsbehälters zum Bersten bringt, so daß von einer Seite Flüssigkeit unter der Kammer hindurchströmt und, den Lichtbogen querend, auf der anderen Kammerseite abströmen kann. Der durch die Kammerverschiebung sich ergebende Ein- und Auslaß ist lediglich eine Sicherheitsvorkehrung, welche beim Auftreten ungewöhnlicher Schaltverhältnisse wirksam wird. Sonst wird das Löschen des Lichtbogens durch das Strömen der Flüssigkeit in der Kammer von der einen Kolbenseite nach der anderen Kolben-' seite bewirkt.The bottom of the piston facing the separation point is arranged, the bottom of which has a passage opening for the switch pin and when the switch is switched on rests on a floor surface in which the fixed contact is located. When switching or Disconnecting the contact, the switch pin is pulled out of the bottom opening of the piston and the latter Approved. The pressure of the gases pushes the piston upwards, so that the liquid flows from the top of the piston to the bottom and in doing so a certain amount of purging enters the tip of the switch pin. If the liquid flow is insufficient for extinguishing, to prevent the arc from re-igniting, the pressure in the chamber rises, so that the movable chamber wall lifts from its base, whereby the pressure on the Liquid container expands and when it reaches a certain height it acts as a rupture plate ao trained closure of the drain of the liquid container to burst, so that of a Side liquid flows under the chamber and, crossing the arc, on the other side of the chamber can flow away. The inlet and outlet resulting from the chamber displacement is only a safety precaution which takes effect if unusual switching conditions occur will. Otherwise the arc will be extinguished by the flow of liquid in the chamber from one side of the piston to the other side of the piston.
Nach der Erfindung sind die öffnungen ausschließlich bei jedem Abschalten wirksam werdende Auslaßöffnungen aus der Löschkammer und wird das Durchströmen der auf die der Trennstelle am nächsten liegende Öffnung folgenden öffnungen durch die Bewegung des beweglichen Kontakts in Verbindung mit der Bewegung der Löschkammer gesteuert.According to the invention, the openings are exclusive outlet openings from the extinguishing chamber and becomes effective with each shutdown the flow through the openings following the opening closest to the separation point by the movement of the movable contact in conjunction with the movement of the arcing chamber controlled.
Der den Lichtbogen löschende Überdruck kann, wie bei Expansionsschaltern, durch den Lichtbogen selbst oder, wie bei Luftdruckschaltern, durch eine äußere Druckgasquelle oder durch die Einwirkung des Lichtbogens auf einen unter dem Einfluß von Wärme Gas abscheidenden Stoff oder auch in jeder anderen bekannten Weise erzeugt sein.The overpressure that extinguishes the arc can, as with expansion switches, through the arc itself or, as with air pressure switches, by an external source of pressurized gas or by the action of the arc on a substance that separates gas under the influence of heat, or in each be generated in another known manner.
Die nachstehende Beschreibung erläuitert Auisführungsbeispiele der Erfindung sowie die durch diese erzielten Vorteile. Die Zeichnungen veranschauliehen inThe following description explains implementation examples of the invention and the advantages achieved by it. The drawings illustrate in
Abb. ι einen Querschnitt durch eine erfindungigemäße Löschkammer, bei welcher die Löschung des Lichtbogens nach dem Transversalprinzip erfolgt, Fig. Ι a cross-section through an according to the invention Arcing chamber in which the arc is extinguished according to the transversal principle,
Abb. 2 die Stellung der in Abb. 1 gezeigten Kammer im Augenblick des Höchstwertes des durch den Lichtbogen erzeugten Druckes,Fig. 2 shows the position of the chamber shown in Fig. 1 at the moment of the maximum value of the through the Arc generated pressure,
Abb. 3 einen Querschnitt durch eine Löschkammer, bei welcher die Löschung des Lichtbogens nach dem Axialprinzip erfolgt,Fig. 3 shows a cross-section through an arcing chamber in which the arc is extinguished takes place according to the axial principle,
Abb. 4 die Anwendung der Erfindung auf eine Löschkammer, bei welcher der Lichtbogen durch einen Strahl isolierender Flüssigkeit erstickt wird, Abb. 5 die Seitenansicht einer Löschkammer unter Verdeutlichung ihrer Befestigung,Fig. 4 the application of the invention to an arcing chamber, in which the arc through a jet of insulating liquid is smothered, Fig. 5 is a side view of an extinguishing chamber with clarification of their attachment,
Abb. 6 eine Draufsicht der in Abb. 5 wiedergegebenen Anordnung.FIG. 6 is a top plan view of that shown in FIG Arrangement.
In Abb. ι sind der feststehende Kontakt 1 und der verschiebbare Kontakt 2 in der Kammer 3 angeordnet. Die Kammer weist eine Reihe übereinander angeordneter öffnungen auf. Die Auslaßöffnung 5 befindet sich in der Nähe des feststehenden Kontakts 1. In der wiedergegebenen Stellung der Kammer 3, deren Inneres, als drucklos oder unter nur geringem Druck stehend angenommen 75 ' werden kann, ist die Auslaßöffnung 5 durch den feststehenden Kolben 4 verschlossen, in dem der Kontakt r untergebracht ist. Die Ausströmöffnungen 6 bis 9 sind längs der vom verschiebbaren Kontakt 2 zurückzulegenden Wegstrecke vorgesehen und werden von dem Kontakt 2 während seiner Bewegung abwechselnd verschlossen oder freigelegt. Bei der Stellung des Kontakts 2 in Abb. 1 sind die Öffnungen 8 und 9 verschlossen und die öffnungen 6 und 7- freigegeben. Die Kammer 3 wird durch Federn 13 und 14 gegen die Tragplatte 10 gepreßt. Die Federn 13 und 14 wirken über die mit Muttern versehenen Schraubenbolzen n und 12. Die ganze Anordnung kann beispielsweise mit dem Bolzen 16 auf der Zuleitung 15 des Stromes zur Kammer befestigt sein. * · _ ·■In Fig. Ι are the fixed contact 1 and the sliding contact 2 is arranged in the chamber 3. The chamber has a row one above the other arranged openings. The outlet opening 5 is located near the stationary one Contact 1. In the position shown, the chamber 3, its interior, as depressurized or under only slight pressure can be assumed 75 ', the outlet opening 5 is through the fixed piston 4 closed, in which the contact r is housed. The outflow openings 6 to 9 are provided along the distance to be covered by the movable contact 2 and are alternately closed or exposed by the contact 2 during its movement. In the position of the contact 2 in Fig. 1, the openings 8 and 9 are closed and the openings 6 and 7- released. The chamber 3 is pressed against the support plate 10 by springs 13 and 14. The springs 13 and 14 act via the nuts provided with bolts n and 12. The whole The arrangement can for example be fastened with the bolt 16 on the supply line 15 of the current to the chamber be. * · _ · ■
Abb. 2 verdeutlicht die Wirkungsweise der Kammer nach" dem Erreichen eines beträchtlichen Druckes in der Kammer, d. h. während des Fließens eines beträchtlichen' Stromes im Lichtbogen. Der' auf den Kolben 4 wirkende Druck treibt die Kammer 3 nach unten; wodurch die Federn 13 und 14 gespannt werden. Während dieser Bewegung der Kammer wird die Auslaßöffnung 5 freigegeben. Der bewegliche Kontakt 2 deckt dagegen hierbei die öffnung 6 teilweise und die öffnungen 7, 8 und 9 vollständig ab. Die Geschwindigkeit der Bewegung des sich öffnenden Kontakts 2 ist geringer als die Bewegungsgeschwindigkeit der sich öffnenden Kammer 3, so daß sich der Kontakt 2 praktisch in der gleichen Stellung befindet, wenn "die Kammer 3 unter der Wirkung der Federn 13 und 14 in ihre ursprüngliche, in Abb. ι gezeigte Lage zurückschnellt, was in dem Augenblick erfolgt, in dem der Druck in der Kammer nachläßt, d. h. wenn sich der Strom seinem Nullwert nähert. Die Öffnung 5 ist dann wieder geschlossen, während die öffnungen 6 und 7, welche vorher ganz oder teilweise geschlossen waren (Abb. 2), jetzt freigegeben sind, so daß die ' Höchstlöschwirkung auf -den Lichtbogen erzielt werden kann. Im Falle einer unzureichenden Löschwirkung würde der Lichtbogen wieder zünden und der Druck in der Kammer 3 erneuit ansteigen, um die Kammer in die aus Abb. 2 erkennbare Stellung nach unten zu> treiben. Zwischenzeitlich hat jedoch der Kontakt 2 seine Bewegung nach unten fortgesetzt. Wenn nun beim nächsten Nullwert des Stromes der Druck in der Kammer nachläßt und die Kammer wiederum in ihre Ursprungsstellung zurückkehrt, werden auch die öffnungen 8 und 9 freigegeben. Die Folge hiervon ist, daß eine nochFig. 2 illustrates the mode of operation of the chamber after "reaching a considerable Pressure in the chamber, d. H. while a considerable current is flowing in the arc. The 'on pressure acting on piston 4 drives chamber 3 downwards; whereby the springs 13 and 14 be excited. During this movement of the chamber, the outlet opening 5 is released. Of the In contrast, the movable contact 2 partially covers the opening 6 and the openings 7, 8 and 9 completely off. The speed of movement of the opening contact 2 is slower than that Movement speed of the opening chamber 3, so that the contact 2 is practically in the is the same position when "the chamber 3 under the action of the springs 13 and 14 in its original, The position shown in Fig. ι springs back, which takes place at the moment when the pressure subsides in the chamber, d. H. when the current approaches its zero value. The opening 5 is then closed again, while the openings 6 and 7, which were previously closed completely or partially were (Fig. 2), are now released, so that the ' Maximum extinguishing effect on the arc can be achieved. In the event of an insufficient extinguishing effect the arc would ignite again and the pressure in chamber 3 would rise again to the chamber down to the position shown in Fig. 2> to drive. In the meantime, however, contact 2 has continued its downward movement. If the pressure in the chamber drops at the next zero value of the current and When the chamber returns to its original position, the openings 8 and 9 also become Approved. The consequence of this is that one more
größere Anzahl von Auslaßöffnungen freigegeben ist, wenn der Strom nahezu seinen Nullwert erreicht hat, als zui dem Zeitpunkt, in welchem der Strom seinen Höchstwert erreicht hatte. Die Löschwirkung ist demzufolge beim Erreichen des Nullwertes des Stromes stärker als beim Höchstwert des Stromes.larger number of outlet openings is released when the current almost reaches its zero value than at the time when the current had reached its maximum value. The extinguishing effect is consequently stronger when the zero value of the current is reached than at the maximum value of the stream.
Ein weiterer Vorteil des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß während des Durchflusses eines ίο starken Stromes durch den Lichtbogen die durch diesen erzeugten Gase leicht durch die Auelaßöffnung 5 entweichen können. Der durch die Gase erzeugte Druck ist hierdurch in seiner Größe begrenzt, so daß eine schwächere Ausführung der Löschkammern möglich ist. Außerdem wird eine geringere.Energie in dem unter schwächerem Druck brennenden Lichtbogen verzehrt, so daß auch die Beanspruchung des Schalters eine wesentliche Herabsetzung erfährt.Another advantage of the subject matter of the invention consists in the fact that while a ίο strong current flows through the arc, the through these generated gases easily through the outlet opening 5 can escape. The pressure generated by the gases is limited in its size, so that a weaker design of the arcing chambers is possible. In addition, a lower. energy in the one under lower pressure burning arc consumed, so that the stress on the switch is a significant reduction learns.
Abb. 3 läßt die Anwendung der Erfindung bei einer Kammer mit axialer Löschung erkennen. Die Anordnung stimmt im wesentlichen mit der Anordnung nach Abb. 1 überein mit der Ausnahme, daß die Auslaßöffnungen 6 und 7 gleichachsig zu dem beweglichen Kontakt 2 sind. Wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 1 treibt der in der Kammer 3 entstehende Überdruck die Kammer am beweglichen Kontakt entlang nach unten. Hierbei wird die Auslaßöffnung 5 geöffnet tsnd werden die Auslaßöffnungen 7 und 6 geschlossen. Bei der Bewegung in der umgekehrten Richtung, welche kurz vor der Näherung des Stromes an seinen Nullwert einsetzt, werden die Öffnungen 7 und 6 freigegeben und die öffnungen 5 geschlossen.Fig. 3 shows the application of the invention to a chamber with axial extinction. the Arrangement is essentially the same as the arrangement according to Fig. 1 with the exception that the outlet openings 6 and 7 are coaxial with the movable contact 2. As in the embodiment According to Fig. 1, the overpressure created in chamber 3 drives the chamber on the movable one Contact along down. Here, the outlet opening 5 is opened and the Outlet openings 7 and 6 closed. When moving in the opposite direction, which short Before the current approaches its zero value, the openings 7 and 6 are released and the openings 5 are closed.
Das Ausführungsbeispiel nach Abb. 4 zeigt eine Blaskammer, bei welcher die Löschung des Lichtbogens durch einen Flüssigkeitsstrahl erfolgt, der radial in eine Blasöffnung eindringt. Das Ausführungsbeispiel weist nur eine Blasöffnung 6 auf, welche an der Spitze des hohlen Kontaktes 2 vorgesehen ist. Der Innenkanal 17 des Kontaktes 2 mündet am anderen Ende außerhalb der Löschkammer. The embodiment according to Fig. 4 shows a blow chamber in which the arc is extinguished takes place by a jet of liquid which penetrates radially into a blow hole. The embodiment has only one blow opening 6, which is provided at the tip of the hollow contact 2 is. The inner channel 17 of the contact 2 opens at the other end outside the arcing chamber.
Die Wirkung der Anordnung ist folgende: Wenn ein Lichtbogen in der Kammer zündet, so wird er von einer Gashülle umgeben, in welche die Spitze des Kontaktes 2 eindringt. Das Eindringen verstärkt sich um so mehr, als unter dem Druck der erzeugten Gase die Kammer 3 in Richtung des Kontaktes 2 getrieben wird. Das in der Kammer befindliche Öl wird von der Kammer mitgenommen, so daß das Öl sich am Boden der Kammer befindet und nicht durch die öffnung 6 ausfließt, welche oberhalb des Ölspiegels liegt. Die heißen Gase können demzufolge einerseits durch die Auslaßöffnungen 5 und andererseits durch die Blasöffnung 6 entweichen, welch letztere nicht als Blasöffnung, sondern nur mehr als Hilf sauslaßöffnungwirkt. Wenn der Druck nachgelassen hat, wird die Kammer zusammen mit dem in ihr befindlichen öl, dessen Spiegel den Bewegungen der Kammer folgt, in die Urspruingsstellung zurückgedrückt.. Während der Aufwärtsbewegung der Kammer überflutet das öl die Blasöffnung 6 und wird durch den noch herrschenden restlichen Druck iri den Kontakt 2 hineingetrieben, wodurch es den Lichtbogen dann erstickt, wenn der Lichtbogen einen nur noch schwachen Strom führt. Aui diese Weise ist eine sichere Löschung des Lichtbogens gewährleistet und jedes Wiederzünden des Lichtbogens verhindert.The effect of the arrangement is as follows: When an arc ignites in the chamber, it is surrounded by a gas envelope into which the tip of the contact 2 penetrates. The penetration increases all the more as the chamber 3 is driven in the direction of the contact 2 under the pressure of the gases generated. The oil in the chamber is carried along by the chamber, so that the oil is at the bottom of the chamber and does not flow out through the opening 6, which is above the oil level. The hot gases can consequently escape on the one hand through the outlet openings 5 and on the other hand through the blower opening 6, which latter does not act as a blower opening, but only more as an auxiliary outlet opening. When the pressure has decreased, the chamber, together with the oil in it, the level of which follows the movements of the chamber, is pushed back into the original position. During the upward movement of the chamber, the oil floods the blower opening 6 and is due to the remaining pressure iri the contact 2 is driven in, whereby it then suffocates the arc when the arc is only carrying a weak current. In this way, reliable extinguishing of the arc is guaranteed and any re-ignition of the arc is prevented.
Die Kammer 3 kann mit Nuten 18 geeigneter Tiefe oder mit Rippen 19 versehen sein, die einen zweckentsprechenden Abstand vom Kontakt 2 haben und das Öl leichter den schnellen Bewegungen der Kammer folgen lassen.The chamber 3 can be suitably provided with grooves 18 Deep or provided with ribs 19, which are an appropriate distance from the contact 2 and make the oil more easily follow the rapid movements of the chamber.
Die Lichtbogenlöschkammer läßt sich durch die in Abb. 5 und 6 gezeigte Befestigungsart in einfacher Weise abnehmen und anbringen. Die Befestigung ist durch elastische Mittel, z. B. Spiralfedern 13, gebildet, die gleitend auf den Bolzen 11 angeordnet sind. Die Bolzen weisen an ihrem Kopfende einen zylindrischen Teil 21 und eine Ringwulst 22 auf, wie es der Teilschnitt in Abb. 5, links, zeigt. Der Teilschnitt ist ein Schnitt nach der Linie X-X in Abb. 6.The arc extinguishing chamber can be easily removed and attached by the type of fastening shown in Figs. 5 and 6. The attachment is by elastic means, e.g. B. spiral springs 13, which are slidably arranged on the bolt 11. The bolts have a cylindrical part 21 and an annular bead 22 at their head end, as the partial section in Fig. 5, left, shows. The partial section is a section along the line XX in Fig. 6.
Solange kein Druck in der Kammer herrscht, wird die Kammer durch die Federn 13 gegen die Tragplatte 10 gepreßt und nimmt hierbei die Ringwulste 22 auf. Die Tragplatte 10 ist mit schrägen Schlitzen 20 ausgerüstet. Wird die Kammer 3 in Richtung des Pfeiles F gedreht, dann gleitet der zylindrische Teil 21 der Bolzen 11 in den Schlitzen 20 bis zur Erreichung der in Abb. 6 wiedergegebenen Endlage, welche der Kammerendlage entspricht. Die mit der Feder 25 versehene Verriegelung 24 verhindert ein unbeabsichtigtes Drehen und ungewolltes Lösen der Kammer 3 von der Tragplatte 10. Beim Auftreten eines Druckes in der Kammer während des Abschaltvorganges wird die Kammer nach unten gedruckt und werden die Fedem 13 zusammengepreßt. Die durch die Platte 10 festgehaltenen Bolzen 11 behalten jedoch ihre Lage bei. Zur Abnahme der Kammer wird die Sperrklinke 24 gelöst und die Kammer in dem Pfeil F entgegengesetzter Richtung gedreht.As long as there is no pressure in the chamber, the chamber is pressed against the support plate 10 by the springs 13 and receives the annular beads 22. The support plate 10 is equipped with inclined slots 20. If the chamber 3 is rotated in the direction of arrow F , then the cylindrical part 21 of the bolt 11 slides in the slots 20 until the end position shown in Fig. 6 is reached, which corresponds to the end position of the chamber. The lock 24 provided with the spring 25 prevents unintentional turning and unintentional detachment of the chamber 3 from the support plate 10. When pressure occurs in the chamber during the shutdown process, the chamber is pressed downward and the springs 13 are compressed. The bolts 11 held by the plate 10, however, retain their position. To remove the chamber, the pawl 24 is released and the chamber is rotated in the opposite direction to arrow F.
Claims (6)
Deutsche Patentschriften Nr. 491 200, 638 309, 106; .Referred publications:
German Patent Nos. 491 200, 638 309, 106; .
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