DE69419681T2 - Gas-insulated high voltage switch with rotating arc - Google Patents
Gas-insulated high voltage switch with rotating arcInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Drehlichtbogenschalter mit einem Isoliergas hoher dielektrischer Festigkeit, derThe invention relates to a rotary arc switch with an insulating gas of high dielectric strength, which
- einen feststehenden Kontakt sowie einen beweglichen Kontakt, ein gasdichtes Gehäuse, das mit dem genannten Gas gefüllt ist und eine, den feststehenden sowie den beweglichen Kontakt umgebende Lichtbogenlöschkammer bildet,- a fixed contact and a moving contact, a gas-tight housing filled with the gas mentioned and forming an arc extinguishing chamber surrounding the fixed and moving contact,
- eine Anordnung mit einer Spule, um den Lichtbogen auf dem feststehenden Kontakt in Drehung zu versetzen,- an arrangement with a coil to set the arc on the fixed contact in rotation,
- sowie eine, in der Lichtbogenlöschkammer angeordnete Kühlvorrichtung mit mehreren Flachringen oder Blechen umfaßt, die zur Bildung von aufeinanderfolgenden Ringzwischenräumen annähernd parallel sowie in einem bestimmten Abstand zueinander angeordnet sind.- and a cooling device arranged in the arc extinguishing chamber with several flat rings or sheets which are arranged approximately parallel and at a certain distance from one another to form successive ring spaces.
Die Druckschrift FR-A-2 371 762 beschreibt einen Drehlichtbogenschalter der genannten Art mit Ringen (8), die dazu dienen, den Lichtbogen zu kühlen und eine Einschnürung des Gases zu bewirken. Dabei hat jeder dieser Ringe die Form einer Flachscheibe, deren Innendurchmesser bzw. Durchmesser der Mittelöffnung geringfügig größer ist als der Außendurchmesser eines erweiterten Abschnitts des beweglichen Kontakts (11), so daß das in der Lichtbogenlöschkammer erzeugte Gas zwangsweise in Längsrichtung in den, zwischen dem Außendurchmesser des beweglichen Kontakts und dem Innendurchmesser der Mittelöffnung jedes Rings (8) ausgebildeten Raum geführt wird, wodurch sich eine Einschnürung des Gases ergibt. Andererseits verläuft der Lichtbogen in solchen bekannten Schaltern im wesentlichen am Innenrand der Ringe entlang, so daß die Ringe zwar die Kühlung des Lichtbogens bewirken, das ionisierte Gas jedoch nicht ausreichend gekühlt wird. Das Ausschaltvermögen eines solchen Leistungsschalters ist begrenzt.Document FR-A-2 371 762 describes a rotary arc switch of the type mentioned, with rings (8) which serve to cool the arc and to cause a constriction of the gas. Each of these rings has the shape of a flat disk, the inner diameter or diameter of the central opening of which is slightly larger than the outer diameter of an enlarged section of the movable contact (11), so that the gas produced in the arc-quenching chamber is forced longitudinally into the space formed between the outer diameter of the movable contact and the inner diameter of the central opening of each ring (8), thereby causing a constriction of the gas. On the other hand, in such known switches the arc runs essentially along the inner edge of the rings, so that although the rings cause the arc to be cooled, the ionized gas is not sufficiently cooled. The breaking capacity of such a circuit breaker is limited.
Die Druckschrift EP-A-0 064 425 beschreibt einen Drehlichtbogenschalter mit einer im Innern einer Lichtbogenlöschkammer ausgebildeten, in Form einer Zylinderhülse ausgeführten und konzentrisch zur im wesentlichen ringförmigen Lichtbogenlöschkammer angeordneten Wand (44), welche Wand (44) dazu dient, den Gasstrom so zu führen, daß er im Innern der Lichtbogenlöschkammer in eine Drehbewegung versetzt wird, um so die Lichtbogenlöschung durch diese Gaszirkulation zu verbessern. Diese Wand (44) ist einstückig ausgeführt und weist daher nur zwei, einander gegenüberliegende zylindrische Oberflächen auf, wobei vom Gas beaufschlagte Berührungsfläche dieser annähernd konzentrisch um die Mittellängsachse des Schalters verlaufenden Oberflächen nicht ausreicht, um eine wesentliche Kühlung dieses Gases zu bewirken.The document EP-A-0 064 425 describes a rotary arc switch with a wall (44) formed inside an arc extinguishing chamber, designed in the form of a cylindrical sleeve and arranged concentrically to the essentially annular arc extinguishing chamber, which wall (44) serves to guide the gas flow in such a way that it is set in a rotary motion inside the arc extinguishing chamber in order to improve the arc extinguishing by this gas circulation. This wall (44) is designed in one piece and therefore has only two cylindrical surfaces facing each other, whereby the contact surface of these surfaces, which run approximately concentrically around the central longitudinal axis of the switch, which is exposed to the gas is not sufficient to effect significant cooling of this gas.
Darüber hinaus treten bei diesen in den genannten Druckschriften beschriebenen Schaltern nach dem bisherigen Stand der Technik im allgemeinen "Lichtbogen- Nachströme" auf. Diese allgemein bekannte Erscheinung tritt auf, wenn der herkömmliche Schalter einen Strom abschaltet; dessen Höhe im Bereich des für diesen Schalter maximal zulässigen Stroms liegt, welcher bei einer Hochspannungsanlage beispielsweise 30 kA betragen kann. Bei diesen Lichtbogen-Nachströmen handelt es sich um Ströme, die nach dem Öffnen der elektrischen Kontakte über einige Zehntel Millisekunden fließen können, ohne die Abschaltung zu verhindern. Diese Ströme werden als "wiederkehrende Nachströme" bezeichnet.In addition, the state-of-the-art switches described in the above-mentioned publications generally suffer from "arc after-currents". This well-known phenomenon occurs when the conventional switch switches off a current whose level is within the range of the maximum permissible current for this switch, which in a high-voltage system can be, for example, 30 kA. These arc after-currents are currents that can flow for a few tenths of a millisecond after the electrical contacts have opened, without preventing the switch-off. These currents are referred to as "recurring after-currents".
Eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, einen Hochspannungsschalter mit Drehlichtbogen zu schaffen, mit dem ohne Vergrößerung der Schalterabmessungen ein höheres Ausschaltvermögen erzielt werden kann.One object underlying the invention is to provide a high-voltage switch with a rotating arc with which a higher breaking capacity can be achieved without increasing the switch dimensions.
Eine weitere der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, einen Schalter der genannten Art zu schaffen, der darüber hinaus seine verbesserten Eigenschaften bei geringeren Schalterabmessungen beibehält.A further object underlying the invention is to provide a switch of the type mentioned which, moreover, retains its improved properties with smaller switch dimensions.
Eine weitere, der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, einen Schalter der genannten Art zu schaffen, der darüber hinaus das Auftreten von "wiederkehrenden Nachströmen" verhindert, wenn der Schalter zur Abschaltung von elektrischen Strömen eingesetzt wird, deren Höhe im Bereich des für diesen Schalter maximal zulässigen Stroms liegt.A further object underlying the invention is to create a switch of the type mentioned which also prevents the occurrence of "recurring after-currents" when the switch is used to switch off electrical currents whose level is in the range of the maximum permissible current for this switch.
Der erfindungsgemäße Schalter ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlvorrichtung mittels Befestigungsmitteln fest mit einem biegesteifen Teil des Schalters verbunden ist, daß jeder der genannten Ringe im wesentlichen als annähernd flache und dünne, scheibenförmige Platte mit einer Mittelöffnung ausgebildet ist, deren Durchmesser größer ist als der größte Außendurchmesser des beweglichen Kontakts, daß die Ringe annähernd konzentrisch zur Mittellängsachse des genannten Schalters um den beweglichen Kontakt herumgeführt sind und daß der Maximalabstand zwischen dem feststehenden und dem beweglichen Kontakt kleiner oder gleich der Summe aus dem Mindestabstand zwischen der genannten Kühlvorrichtung und dem feststehenden Kontakt einerseits und dem Mindestabstand zwischen der genannten Kühlvorrichtung und dem vollständig geöffneten beweglichen Kontakt andererseits ist.The switch according to the invention is characterized in that the cooling device is firmly connected to a rigid part of the switch by means of fastening means, that each of the said rings is essentially designed as an approximately flat and thin, disc-shaped plate with a central opening whose diameter is larger than the largest external diameter of the movable contact, that the rings are guided around the movable contact approximately concentrically to the central longitudinal axis of the said switch and that the maximum distance between the fixed and the movable contact is less than or equal to the sum of the minimum distance between the said cooling device and the fixed contact on the one hand and the minimum distance between the said cooling device and the fully opened movable contact on the other hand.
Zum besseren Verständnis der Erfindung sind mehrere Ausgestaltungen in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung unter Angabe der genannten sowie weiterer Aufgaben, Merkmale und Vorteile näher erläutert. Dabei zeigenFor a better understanding of the invention, several embodiments are shown in the attached drawings and explained in more detail in the following description, specifying the above-mentioned and other objects, features and advantages.
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Schalter in einer vereinfachten Längsschnittdarstellung gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung;Fig. 1 shows a switch according to the invention in a simplified longitudinal sectional view according to a first embodiment of the invention;
Fig. 1A eine Seitenansicht eines Rings der Kühlvorrichtung;Fig. 1A is a side view of a ring of the cooling device;
Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Schalter in einer vereinfachten Längsschnittdarstellung gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung;Fig. 2 shows a switch according to the invention in a simplified longitudinal sectional view according to another embodiment of the invention;
Fig. 3 einen erfindungsgemäßen Schalter in einer vereinfachten Längsschnittdarstellung gemäß einer wiederum anderen Ausgestaltung der Erfindung;Fig. 3 shows a switch according to the invention in a simplified longitudinal sectional view according to yet another embodiment of the invention;
Fig. 4 einen erfindungsgemäßen Schalter in einer vereinfachten Längsschnittdarstellung gemäß einer wiederum anderen Ausgestaltung der Erfindung undFig. 4 shows a switch according to the invention in a simplified longitudinal section according to yet another embodiment of the invention and
Fig. 5 einen vergrößerten Halbschnitt einer Ausführungsvariante der Erfindung.Fig. 5 is an enlarged half-section of an embodiment of the invention.
Fig. 1 zeigt die Hauptbestandteile eines Hochspannungsschalters mit Drehlichtbogen 1, der beispielsweise in Leistungsschaltern zum Einsatz kommen kann. In diesem Schalter kommen einige Verbesserungen zur Anwendung, die nachstehend beschrieben werden und es ermöglichen, dem Schalter ein Ausschaltvermögen von über 30 kVA zu verleihen und dabei gleichzeitig die Schalterabmessungen zu reduzieren. Ein solcher Schalter kann beispielsweise auf einfache Weise ausgelegt werden, um Ströme in der Größenordnung von 40 bis 50 kA abzuschalten, ohne daß dabei wiederkehrende Nachströme auftreten.Fig. 1 shows the main components of a high-voltage rotating arc switch 1 which can be used, for example, in circuit breakers. This switch incorporates a number of improvements, described below, which make it possible to give the switch a breaking capacity of more than 30 kVA while reducing the switch dimensions. Such a switch can, for example, be easily designed to interrupt currents of the order of 40 to 50 kA without the occurrence of recurrent after-currents.
Der Schalter 1 ist mit einem Isoliergas hoher dielektrischer Festigkeit, insbesondere Schwefelhexafluorid isoliert und umfaßt einen feststehenden Kontakt 2, einen beweglichen Kontakt 3, ein gasdichtes Gehäuse 4, welches im Innern eine den feststehenden Kontakt 2 sowie den beweglichen Kontakt 3 umgebende Lichtbogenlöschkammer 5 bildet, sowie eine Anordnung 6 zur Erzeugung der Lichtbogendrehung. Die Anordnung 6 zur Erzeugung der Lichtbogendrehung umfaßt eine um den feststehenden Kontakt 2 geführte und über eine Spule 7 mit diesem verbundene, feststehende Ringelektrode. In der Zeichnung ist der bewegliche Kontakt 3 in der oberen Bildhälfte in der Einschaltstellung des Schalters und in der unteren Bildhälfte in der Ausschaltstellung des Schalters dargestellt. Der bewegliche Kontakt 3 ist im wesentlichen als Hohlrohr 8 ausgebildet, das konzentrisch um die Mittellängsachse 9 des Schalters 1 geführt ist. Der bewegliche Kontakt 3 wird entlang dieser Mittellängsachse 9 hin- und hergeschoben. Der feststehende Kontakt 2 ist im wesentlichen ringförmig ausgebildet, und der bewegliche Kontakt 3 ist ebenfalls im wesentlichen ringförmig ausgebildet, wobei die beiden Ringdurchmesser nahezu identisch sind. Der feststehende Kontakt 2 und der bewegliche Kontakt 3 sind über mehrere Anschlußteile 10, 11, 12 fest und gasdicht mit dem gasdichten Gehäuse 4 verbunden. Der feststehende Kontakt 2 ist an eine Klemme oder ein Anschlußelement 13 zur äußeren elektrischen Verbindung angeschlossen, und der bewegliche Kontakt 3 ist fest mit einer mechanischen Betätigungsvorrichtung (nicht dargestellt) gekoppelt, mit der die Hin- und Herbewegung des Kontakts in Längsrichtung gesteuert werden kann, sowie elektrisch mit einer Klemme oder einem Anschlußelement (nicht dargestellt) verbunden. Die Teile 10, 11, 12, 13 sowie die übrigen zuvor erwähnten und in Fig. 1 nicht dargestellten Teile können auf für derartige Hochspannungsschalter mit Drehlichtbogen 1 gut bekannte, herkömmliche Weise ausgeführt sein, so daß diese Teile nachstehend nicht weiter beschrieben werden.The switch 1 is insulated with an insulating gas of high dielectric strength, in particular sulphur hexafluoride, and comprises a fixed contact 2, a movable contact 3, a gas-tight housing 4, which forms an arc extinguishing chamber 5 inside that surrounds the fixed contact 2 and the movable contact 3, and an arrangement 6 for generating the arc rotation. The arrangement 6 for generating the arc rotation comprises a fixed ring electrode that is guided around the fixed contact 2 and connected to it via a coil 7. In the drawing, the movable contact 3 is shown in the upper half of the picture in the switch-on position of the switch and in the lower half of the picture in the switch-off position of the switch. The movable contact 3 is essentially designed as a hollow tube 8 that is guided concentrically around the central longitudinal axis 9 of the switch 1. The movable contact 3 is moved back and forth along this central longitudinal axis 9. The fixed contact 2 is essentially annular and the movable contact 3 is also essentially annular, the two ring diameters being almost identical. The fixed contact 2 and the movable contact 3 are firmly and gas-tightly connected to the gas-tight housing 4 via a plurality of connecting parts 10, 11, 12. The fixed contact 2 is connected to a terminal or a connecting element 13 for external electrical connection and the movable contact 3 is firmly coupled to a mechanical actuating device (not shown) with which the reciprocating movement of the contact in the longitudinal direction can be controlled and is electrically connected to a terminal or a connecting element (not shown). The parts 10, 11, 12, 13 and the other parts mentioned above and not shown in Fig. 1 can be designed in a conventional manner well known for such high-voltage switches with rotating arc 1, so that these parts will not be described further below.
Eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, im Inneren der Lichtbogenlöschkammer 5 eine Gaskühlvorrichtung 14 vorzusehen, die mehrere Funktionen erfüllt, deren Hauptfunktion jedoch darin besteht, bei der Öffnung des beweglichen Kontakts 3 eine schnelle Kühlung der bei der Bildung des Drehlichtbogens erzeugten Löschgase zu bewirken. Die Gaskühlvorrichtung 14 ist als biegesteife Anordnung mit einem ringförmigen Teil ausgebildet, das im Innern der Lichtbogenlöschkammer 5 befestigt und konzentrisch um die Mittellängsachse 9 des Schalters 1 herumgeführt ist. Das gasdichte Gehäuse 4 weist vorzugsweise eine im wesentlichen zylindrische Form auf, so daß die nach außen durch die Innenwand des gasdichten Gehäuses 4 und nach innen durch die Außenwand des Tragrohrs 8 des beweglichen Kontakts 3 begrenzte Lichtbogenlöschkammer 5 als ringförmige Kammer ausgebildet ist.One object underlying the invention is to provide a gas cooling device 14 inside the arc extinguishing chamber 5, which fulfills several functions, but whose main function is to bring about rapid cooling of the extinguishing gases generated during the formation of the rotating arc when the movable contact 3 opens. The gas cooling device 14 is designed as a rigid arrangement with an annular part that is fastened inside the arc extinguishing chamber 5 and is guided concentrically around the central longitudinal axis 9 of the switch 1. The gas-tight housing 4 preferably has a substantially cylindrical shape, so that the arc extinguishing chamber 5, which is delimited on the outside by the inner wall of the gas-tight housing 4 and on the inside by the outer wall of the support tube 8 of the movable contact 3, is designed as an annular chamber.
Ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, könnte auch ein Schalter 1 mit einer Lichtbogenlöschkammer ausgelegt sein, deren Form von der Ringform abweicht und beispielsweise als Form mit quadratischen Querschnitt ausgebildet ist, wobei in diesem Fall die Gaskühlvorrichtung 14 ebenfalls eine Form mit quadratischem Querschnitt aufweisen könnte. Es könnten auch weitere Formen in Betracht gezogen werden, ohne daß dadurch der Rahmen der Erfindung verlassen würde.Without departing from the scope of the invention, a switch 1 could also be designed with an arc extinguishing chamber whose shape deviates from the ring shape and is, for example, designed as a shape with a square cross section, in which case the gas cooling device 14 could also have a shape with a square cross section. Other shapes could also be considered without departing from the scope of the invention.
Die erfindungsgemäße Gaskühlvorrichtung 14 umfaßt mehrere Ringe 15, wobei jeder Ring 15 als annähernd flache Scheibe ausgebildet ist, d. h. daß jeder Ring 15 einen kreisförmigen Außenrand 16 sowie eine Mittelöffnung aufweist, die durch einen Innenrand 17 begrenzt wird. Die Ringe 15 sind vorzugsweise parallel sowie in einem konstanten oder variablen Abstand zueinander angeordnet, derart daß zwischen den Ringen 15 mehrere Ringzwischenräume 18 ausgebildet werden, die annähernd radial zur Mittellängsachse 9 des Schalters 1 verlaufen. Die Ringe 15 können mit Hilfe von herkömmlichen Stützteilen 19 jeglicher Art, welche eine feste Verbindung der Ringe 15 mit einem biegesteifen Teil 11 des Schalters 1 ermöglichen, in der beschriebenen Position fixiert werden. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist nur eins dieser Stützteile 19 dargestellt, wobei dieses Teil 19 im wesentlichen als Gewindestange ausgebildet ist, deren linkes Ende am Anschlußelement 11 befestigt ist und die sich annähernd in Längsrichtung im Innern der Lichtbogenlöschkammer 5 erstreckt. Die Ringe 15 weisen den Stützteilen 19 entsprechende Öffnungen auf und sind in Form eines Stapels auf den durch die Öffnungen der Ringe hindurchgeführten Stützteilen 19 montiert. Zwischen je zwei Ringen 15 sind Abstandshalter 20 eingesetzt, so daß ein bestimmter Abstand der Ringe 1 S zueinander gewährleistet ist, wobei dieser Abstand die Ausbildung der verschiedenen, zuvor beschriebenen Ringzwischenräume 18 ermöglicht.The gas cooling device 14 according to the invention comprises several rings 15, each ring 15 being designed as an approximately flat disk, ie each ring 15 has a circular outer edge 16 and a central opening which is defined by an inner edge 17. The rings 15 are preferably arranged parallel and at a constant or variable distance from one another, such that a plurality of ring spaces 18 are formed between the rings 15, which run approximately radially to the central longitudinal axis 9 of the switch 1. The rings 15 can be fixed in the position described with the aid of conventional support parts 19 of any type, which enable a firm connection of the rings 15 to a rigid part 11 of the switch 1. In the embodiment shown in Fig. 1, only one of these support parts 19 is shown, this part 19 being essentially designed as a threaded rod, the left end of which is fastened to the connection element 11 and which extends approximately longitudinally inside the arc quenching chamber 5. The rings 15 have openings corresponding to the support parts 19 and are mounted in the form of a stack on the support parts 19 which pass through the openings in the rings. Spacers 20 are inserted between every two rings 15 so that a certain distance between the rings 15 is ensured, this distance enabling the formation of the various ring gaps 18 described above.
Die Funktionsweise der Gaskühlvorrichtung 14 ist nachstehend beschrieben. Entsprechend der Darstellung in Fig. I weist die Gaskühlvorrichtung 14 eine Mittelöffnung auf, deren Durchmesser größer ist als der Außendurchmesser des beweglichen Kontakts 3. Der dem feststehenden Kontakt 2 am nächsten liegende Ring 15A weist einem verhältnismäßig geringen Längsabstand zum feststehenden Kontakt 2 auf, und der Abstand zwischen seinem Innenrand 17 und dem Außenrand des feststehenden Kontakts 2 ist in der Figur mit D1 bezeichnet. Der dem Ring 15A gegenüberliegende Ring 15B liegt entweder dem beweglichen Kontakt 3 in dessen Ausschaltstellung annähernd gegenüber, oder ist entsprechend der Darstellung in der unteren Bildhälfte von Fig. 1 in Bezug zum beweglichen Kontakt 3 nach hinten versetzt, wenn sich dieser in der Ausschaltstellung befindet. Im letzteren Fall stellt in der Ausschaltstellung des beweglichen Kontakts ein zwischen den Endringen 15A und 15B angeordneter Ring 15 denjenigen Ring dar, dessen Innenrand 17 dem Außenrand des in der Ausschaltstellung befindlichen beweglichen Kontakts 3 am nächsten liegt, und der Abstand zwischen diesem Innenrand 17 und dem Außenrand des beweglichen Kontakts 3 entspricht gemäß der Darstellung in Fig. 1 einem Abstand D2. Der Abstand zwischen dem beweglichen Kontakt 3 und dem feststehenden Kontakt 2 entspricht in der Ausschaltstellung des beweglichen Kontakts 3 einem Abstand C. Die Gaskühlvorrichtung 14 ist vorzugsweise so ausgelegt und in der Lichtbogenlöschkammer S angeordnet, daß die Summe der Abstände D1 und D2 dem Abstand C annähernd entspricht oder größer ist als dieser.The operation of the gas cooling device 14 is described below. As shown in Fig. I, the gas cooling device 14 has a central opening whose diameter is larger than the outer diameter of the movable contact 3. The ring 15A closest to the fixed contact 2 has a relatively small longitudinal distance from the fixed contact 2, and the distance between its inner edge 17 and the outer edge of the fixed contact 2 is designated D1 in the figure. The ring 15B opposite the ring 15A is either approximately opposite the movable contact 3 in its off position, or is offset backwards in relation to the movable contact 3 when it is in the off position, as shown in the lower half of Fig. 1. In the latter case, in the off position of the movable contact, a ring 15 arranged between the end rings 15A and 15B represents the ring whose inner edge 17 is closest to the outer edge of the movable contact 3 in the off position, and the distance between this inner edge 17 and the outer edge of the movable contact 3 corresponds to a distance D2 as shown in Fig. 1. The distance between the movable contact 3 and the fixed contact 2 corresponds to a distance C in the off position of the movable contact 3. The gas cooling device 14 is preferably designed and arranged in the arc extinguishing chamber S in such a way that the sum of the distances D1 and D2 approximately corresponds to the distance C or is greater than it.
Beim Öffnen des beweglichen Kontakts 3 entsteht ein Drehlichtbogen, der sich annähernd über den kürzesten Weg zwischen dem feststehenden Kontakt 2 und dem beweglichen Kontakt 3 ausbreitet und die Erhitzung des im Innern der Löschkammer 5 enthaltenden Gases bewirkt. Dieses Löschgas strömt radial durch die radialen Zwischenräume 18 der Gaskühlvorrichtung 14 und wird beim Kontakt mit den Ringen 15 wirksam gekühlt. Die Breite der Ringzwischenräume 18, d. h. der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ringen 15 ist mit beispielsweise 0,5 bis 5 mm verhältnismäßig klein und die Anzahl der Ringzwischenräume 18 mit beispielsweise 5 bis 20 verhältnismäßig groß. Das Löschgas wird durch die annähernd radial zur Mittellängsachse 9 ausgebildeten Ringzwischenräume 18 geleitet, so daß dieses Gas nicht nur stark gekühlt sondern auch dazu gebracht wird, radial zur allgemeinen Ausbreitungsrichtung des zwischen dem feststehenden Kontakt 2 und dem beweglichen Kontakt 3 abbrennenden Lichtbogens zu strömen. Die Kombination dieser Wirkungen führt dazu, daß das Löschgas den Lichtbogen mit großer Geschwindigkeit radial bebläst, das Innere der Lichtbogenlöschkammer 5 schleifenförmig schnell durchströmt und anschließend durch die Mittelöffnung des Rohrs 8 austritt. Beim Durchströmen der Ringzwischenräume 18 wird dieses Löschgas stark abgekühlt, was folgende Vorteile mit sich bringt:When the movable contact 3 opens, a rotating arc is created which spreads over approximately the shortest path between the fixed contact 2 and the movable contact 3 and causes the gas contained inside the quenching chamber 5 to heat up. This quenching gas flows radially through the radial gaps 18 of the gas cooling device 14 and is effectively cooled when it comes into contact with the rings 15. The width of the ring gaps 18, i.e. the distance between two consecutive rings 15, is relatively small at, for example, 0.5 to 5 mm, and the number of ring gaps 18 is relatively large at, for example, 5 to 20. The extinguishing gas is guided through the annular spaces 18, which are formed approximately radially to the central longitudinal axis 9, so that this gas is not only cooled considerably but is also caused to flow radially to the general direction of propagation of the arc burning between the fixed contact 2 and the movable contact 3. The combination of these effects means that the extinguishing gas blows the arc radially at high speed, flows quickly through the interior of the arc extinguishing chamber 5 in a loop-like manner and then exits through the central opening of the tube 8. When flowing through the annular spaces 18, this extinguishing gas is cooled considerably, which brings with it the following advantages:
- eine schnelle Lichtbogenlöschung,- rapid arc extinguishing,
- ein schnelles Entweichen des Gasstroms durch das Rohr 8,- rapid escape of the gas flow through the pipe 8,
- kein Auftreten von wiederkehrenden Nachströmen.- no occurrence of recurring afterflows.
Dadurch können Hochspannungsschalter mit Drehlichtbogen für Ausschaltvermögen von 40 bis 50 kA hergestellt werden, ohne die Abmessungen oder die Antriebsenergie erhöhen zu müssen.This makes it possible to manufacture high-voltage rotary arc switches for breaking capacities of 40 to 50 kA without having to increase the dimensions or the drive energy.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Gaskühlvorrichtung 14. Bei dieser Variante sind die Ringe 15 dicker ausgeführt und in geringerer Anzahl von beispielsweise drei vorhanden, bestehen jedoch aus einem gasdurchlässigen Metallwerkstoff, beispielsweise einem porösen Metallwerkstoff oder einem aus zusammengepreßten Kugeln oder gesinterten Teilchen bestehenden Metallwerkstoff. Daraus folgt, daß die Berührungsfläche zwischen dem Gas und dem Metallwerkstoff erheblich größer wird, wodurch der Wärmeaustausch zwischen dem Gas und den Ringen 15 zunimmt, so daß eine wirksamere Kühlung des Gases erreicht wird.Fig. 2 shows a variant of the gas cooling device 14 according to the invention. In this variant, the rings 15 are made thicker and are present in smaller numbers, for example three, but are made of a gas-permeable metal material, for example a porous metal material or a metal material consisting of compressed balls or sintered particles. As a result, the contact area between the gas and the metal material becomes considerably larger, whereby the heat exchange between the gas and the rings 15 increases, so that more effective cooling of the gas is achieved.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsvariante der Gaskühlvorrichtung 14. Gemäß dieser Variante ist um die Anordnung der Ringe 15 ein ringförmiges Zylinderteil 20 geführt, das in einem gewissen Abstand vom Außenrand 16 der Ringe 15 angeordnet ist und aus einem porösen Metallwerkstoff besteht.Fig. 3 shows a further embodiment of the gas cooling device 14. According to this variant, an annular cylinder part is arranged around the arrangement of the rings 15. 20, which is arranged at a certain distance from the outer edge 16 of the rings 15 and consists of a porous metal material.
Fig. 4 zeigt wiederum eine andere Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Gaskühlvorrichtung 14. Die Ringe 15 sind hier wie zuvor im wesentlichen als Flachscheiben ausgebildet, weisen jedoch an jedem Ring ähnliche Wülste auf, die dazu führen, daß nach dem Aufeinanderstapeln der Ringe der zwischen je zwei benachbarten Ringen 15 ausgebildete Ringzwischenraum 18 keine geradlinige sondern eine zickzackförmige Strecke bildet, da die Wülste als Hindernisse wirken. Dies hat eine gewisse Verwirbelung des die Ringzwischenräume 18 durchströmenden Gases zur Folge, wodurch der Wärmeaustausch zwischen dem Gas und den Ringen 15 weiter verstärkt und eine noch wirksamere Kühlung des Gases erreicht werden.Fig. 4 shows another variant of the gas cooling device 14 according to the invention. The rings 15 are here, as before, essentially designed as flat disks, but have similar beads on each ring, which mean that after the rings are stacked on top of each other, the ring gap 18 formed between two adjacent rings 15 does not form a straight line but a zigzag-shaped path, since the beads act as obstacles. This results in a certain turbulence of the gas flowing through the ring gaps 18, which further increases the heat exchange between the gas and the rings 15 and achieves even more effective cooling of the gas.
Bei der in Fig. 5 gezeigten Variante wird der Blech- oder Metallringstapel 15 der Gaskühlvorrichtung 14 mit Hilfe von Gewindebolzen 32 (von denen einer in Figur dargestellt ist) direkt auf der Stirnseite 30 der Spule 7 befestigt. Die Spule 7 besteht aus aufeinanderfolgenden, in Reihe geschalteten Windungen 34, die mit Hilfe von, parallel zu den Gewindebolzen 32 angeordneten Schrauben 36 zusammengehalten werden. Die obere Windung 34 der Spule 7 hat Kontakt zu einem Stromversorgungsanschluß 37, der mit der oberen Klemme 38 des Leistungsschalters verbunden ist. Bei dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Bleche 15 der Gaskühlvorrichtung durch Isoliermittel, die insbesondere eine um jeden Gewindebolzen 32 geführte Isolierstoffhülse 40 umfassen, elektrisch von der Spule 7 isoliert. Gemäß einer Variante ohne Isoliermittel liegen die Bleche 15 der Gaskühlvorrichtung auf dem gleichen Potential wie die Spule.In the variant shown in Fig. 5, the stack of sheet metal or metal rings 15 of the gas cooling device 14 is fastened directly to the front face 30 of the coil 7 by means of threaded bolts 32 (one of which is shown in the figure). The coil 7 consists of successive turns 34 connected in series, which are held together by means of screws 36 arranged parallel to the threaded bolts 32. The upper turn 34 of the coil 7 is in contact with a power supply connection 37, which is connected to the upper terminal 38 of the circuit breaker. In the embodiment shown in Fig. 5, the sheets 15 of the gas cooling device are electrically insulated from the coil 7 by insulating means, which in particular comprise an insulating sleeve 40 guided around each threaded bolt 32. According to a variant without insulating means, the sheets 15 of the gas cooling device are at the same potential as the coil.
Die Erfindung ist nicht auf die beispielhaft beschriebenen Ausgestaltungen beschränkt. So können die Ringe 15 beispielsweise aus einem Metallwerkstoff oder einem Isolierstoff bestehen. Bei Ausführung der Ringe 15 aus einem elektrisch leitenden Material können Schlitze 30 (siehe Fig. 1A) in diesen Ringen ausgebildet sein, um Wirbelströme zu verhindern bzw. zu begrenzen, die durch die Wirkung der Spule 7 der Anordnung 6 zur Erzeugung der Lichtbogendrehung in den Ringen 15 entstehen können.The invention is not limited to the embodiments described by way of example. For example, the rings 15 can be made of a metal material or an insulating material. If the rings 15 are made of an electrically conductive material, slots 30 (see Fig. 1A) can be formed in these rings in order to prevent or limit eddy currents that can arise in the rings 15 due to the effect of the coil 7 of the arrangement 6 for generating the arc rotation.
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|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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| US3555224A (en) * | 1968-12-23 | 1971-01-12 | Gen Electric | Arc chute for an air circuit breaker |
| FR2371762A1 (en) * | 1976-11-18 | 1978-06-16 | Cem Comp Electro Mec | HIGH VOLTAGE ELECTRICAL CUT-OFF DEVICE, ESPECIALLY A SELF-BLOWING CIRCUIT BREAKER FOR GAS CUTTING |
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| JPS57170233U (en) * | 1981-04-20 | 1982-10-26 | ||
| JPS59144726U (en) * | 1983-03-15 | 1984-09-27 | 日新電機株式会社 | Gas cutter |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102014101687A1 (en) * | 2014-02-11 | 2015-08-13 | Eaton Electrical Ip Gmbh & Co. Kg | Switching device for polarity-independent switching of direct current |
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