EP0028039A1 - Druckgasschalter - Google Patents

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EP0028039A1
EP0028039A1 EP80200920A EP80200920A EP0028039A1 EP 0028039 A1 EP0028039 A1 EP 0028039A1 EP 80200920 A EP80200920 A EP 80200920A EP 80200920 A EP80200920 A EP 80200920A EP 0028039 A1 EP0028039 A1 EP 0028039A1
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EP
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contact
movable
current switching
switching element
extinguishing current
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Guido Huser
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BBC Brown Boveri AG Switzerland
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BBC Brown Boveri AG Switzerland
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/70—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/7015—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid characterised by flow directing elements associated with contacts
    • H01H33/7023—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid characterised by flow directing elements associated with contacts characterised by an insulating tubular gas flow enhancing nozzle
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H33/12—Auxiliary contacts on to which the arc is transferred from the main contacts

Definitions

  • the present invention relates to a gas pressure switch according to the preamble of claim 1.
  • Such a switch is known, for example, from Brown Boveri Mitt. 64, 1977 (11) p. 629, Figure .2.
  • an insulating nozzle and the blowing cylinder of the compression device are attached to the movable extinguishing current switch, which must be moved together with the movable extinguishing current switch during each switching operation.
  • the relatively large moving masses cause unwanted contact bounce when switching on and delay when switching off the separation speed of the contacts.
  • the first part of the contact of the movable extinguishing current switching element which is designed as a stroke contact, meets the contact of the fixed extinguishing current switching element when it is switched on. Since the mass of this part is almost negligible compared to the masses of the movable extinguishing current switching element, the movable part of the compression device and the insulating nozzle, contact bouncing is almost avoided.
  • the second part of the stroke contact which is rigidly connected to the carrier part of the quenching current switching element, only serves to accommodate the base point of the switching arc, since this avoids unnecessary mechanical friction between the quenching contacts.
  • the switch according to the invention is characterized in that part of the drive energy required for switching off is already present in a charged spring accumulator, which means that when the switch is switched off, the extinguishing current switching pieces have a high separation speed and therefore a short arc duration. If the compressed gas switch according to the invention is designed in accordance with the features of patent claim 3, it is not only extremely easy to repair, but is also distinguished by the fact that the dynamic current forces that occur when switching on are almost completely eliminated.
  • the figure shows a plan view of a longitudinal section through the circuit breaker according to the invention, this switch being shown in the left half of the figure when switched on and in the right half of the figure when switched off.
  • the numbers 10 and 11 denote power connections of the pressure gas switch.
  • a spring-mounted nominal current contact 20 is connected to the current connection 10 and, in the switched-on state, leads the nominal current to the connection 11 via a movable nominal current contact 21, which is designed in the lower part as a blowing cylinder of a compression device.
  • a fixed, cylindrical extinguishing current switching piece 30 has a hollow carrier part 31 provided with openings 33 and a contact 32 attached to the end of the carrier part 31. With this fixed contact 32, a movable extinguishing current switching piece 40 is in front contact in the switched-on position.
  • the movable extinguishing current switching element 40 has a carrier part 41 provided with openings 43 and a stroke contact 42.
  • the stroke contact 42 has an axially displaceably arranged contact device in the interior of the carrier part 41, comprising a pressure ring 421 and contact finger 422, and an annular erosion ring 423 fastened to the end face of the carrier part 41 facing the fixed extinguishing current switching element 30.
  • the pressure ring 421 is provided with ball heads 424, which press the contact fingers 422 against the inner wall of the carrier part 41 under the action of a spring 50.
  • the inside diameter of the annular contact 423 is larger than the outside diameter of the contact 32 of the fixed extinguishing current switching element 30 and smaller than the outside diameter of the axially displaceably arranged contact device of the movable extinguishing current switching element 40.
  • 60 is a fixed blow piston, which, like the nominal current contact 21 connected to the carrier part 41 of the movable extinguishing current switching element 40 via conductive connecting webs 61, belongs to a compression device for compressed gas.
  • This compressed gas is passed through a channel 71 and an annular nozzle opening to the arc drawn when switching off.
  • the channel 71 and the annular nozzle opening are formed by the extinguishing current switching element 40 and an insulating material nozzle 70 surrounding the extinguishing current switching element 40 at a distance.
  • the arc is blown through the compressed gas flow which begins after the quenching current switching elements 30, 40 have been separated via the channel 71 and the annular nozzle opening.
  • This compressed gas flow is particularly intensive in that the compressed gas was precompressed before the two extinguishing flow switching pieces 30, 40 were separated. Since the contact fingers 422, like the contact 32, limit a nozzle-shaped opening, the arc base points are blown particularly intensively via the hollow carrier parts 31, 41 and the openings 33, 43 before the pressure gas is removed.
  • the drive of the movable extinguishing current switching element 30 is supported by the loaded spring 50, which acts in the switch-off direction, whereby a high separation speed of the extinguishing current switching pieces 30, 40 is achieved.
  • the movable extinguishing current switching piece 40 When switched on, the movable extinguishing current switching piece 40 is moved in the opposite direction. A switch-on arc that may occur is drawn between the erosion contact 423 and the fixed contact 32. When the contact fingers 422 strike the contact 32, this arc disappears. Since the contact fingers 422 and the pressure ring 421 are the only parts which are braked here, and since these parts have only a very low mass compared to the mass of the other moving parts and are also under the action of the now tensioned spring 50, there is no need Contact bounces almost completely. The repulsive forces caused by the inrush current are overcome by the force of the tensioned spring 50. After the switch-on process has ended, the spring 50 is charged with potential energy, which is now available again for the switch-off process.

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Abstract

Bei einem Druckgasschalter mit rohrförmigen und gleichachsig angeordneten Löschstromschaltstücken (30, 40) ist ein bewegliches Löschstromschaltstück (40) mit einer Isolierstoffdüse (70) und dem beweglichen Teil einer Kompressionsvorrichtung verbunden. Um beim Einschalten unerwünschtes Kontaktprellen zu reduzieren, sind am beweglichen Löschstromschaltstück (40) mindestens zwei während des Ein- und Ausschaltens kraftschlüssig miteinander verbindbare Hubkontaktteile vorgesehen, welche gegeneinander in axialer Richtung derart verschieblich angeordnet sind, dass ein erstes Teil (422) der Führung des Stromes bei geschlossenen Löschstromschaltstücken (30, 40) und ein zweites Teil (423) der Aufnahme eines Fusspunktes des Schaltlichtbogens dient. Das erste Teil weist vorzugsweise unter der Wirkung einer Feder (50) stehende Kontaktfinger (422), das zweite Teil vorzugsweise einen mit einem Trägerteil (41) des beweglichen Löschstromschaltstückes (40) starr verbundenen ringförmigen Abbrandkontakt (423) auf. Dieser Druckgasschalter zeichnet sich nicht nur dadurch aus, dass das Kontaktprellen beim Einschalten nahezu vollständig vermieden wird, sondern auch dadurch, dass unerwünschte mechanische Reibung zwischen den Kontakten (32, 42) der Löschstromschaltstücke (30, 40) weitgehend vermieden wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Druckgasschalter gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Ein derartiger Schalter ist beispielsweise aus den Brown Boveri Mitt. 64, 1977 (11) S. 629, Bild .2 bekannt. Bei diesem Schalter sind am beweglichen Löschstromschaltstück eine Isolierstoffdüse und der Blaszylinder der Kompressionsvorrichtung angebracht, welche bei jedem Schaltvorgang zusammen mit dem beweglichen Löschstromschaltstück bewegt werden müssen. Die verhältnismässig grossen bewegten Massen bewirken hierbei beim Einschalten ein unerwünschtes Kontaktprellen und Verzögern beim Ausschalten die Trenngeschwindigkeit der Kontakte.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Druckgasschalter der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher die Nachteile des bekannten Schalters nicht aufweist, und bei dem das Kontaktprellen nicht nur auf ein erwünschtes Mass reduziert wird, sondern sogar nahezu vollständig vermieden wird.
  • Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Bei dem erfindungsgemässen Druckgasschalter trifft beim Einschalten lediglich das erste Teil des als Hubkontakt ausgebildeten Kontaktes des beweglichen Löschstromschaltstückes auf den Kontakt des festen Löschstromschaltstückes. Da die Masse dieses Teiles verglichen mit den Massen des beweglichen Löschstromschaltstückes, des beweglichen Teiles der Kompressionsvorrichtung und der Isolierstoffdüse fast vernachlässigbar ist, wird Kontaktprellen nahezu vermieden. Darüberhinaus ist es vorteilhaft, dass das zweite, mit dem Trägerteil des Löschstromschaltstückes starr verbundene Teil des Hubkontaktes lediglich der Aufnahme des Fusspunktes des Schaltlichtbogens dient, da hierdurch unnötige mechanische Reibung zwischen den Löschkontakten vermieden wird•
  • Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. So zeichnet sich der erfindungsgemässe Schalter gemäss Patentanspruch 2 dadurch aus, dass ein Teil der für das Ausschalten notwendigen Antriebsenergie bereits in einem geladenen Federspeicher vorliegt, wodurch beim Ausschalten eine hohe Trenngeschwindigkeit der Löschstromschaltstücke und dadurch eine kurze Lichtbogendauer erreicht wird. Wird der erfindungsgemässe Druckgasschalter gemäss den Merkmalen des Patentanspruchs 3 gestaltet, so lässt er sich nicht nur äusserst leicht reparieren, sondern zeichnet sich darüberhinaus auch dadurch aus, dass die beim Einschalten auftretenden dynamischen Stromkräfte nahezu vollständig eliminiert werden.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes vereinfacht wiedergegeben.
  • Die Figur zeigt eine Aufsicht auf einen Längsschnitt durch den erfindungsgemässen Leistungsschalter, wobei dieser Schalter in der linken Hälfte der Figur im eingeschalteten und in der rechten Hälfte der Figur im ausgeschalteten Zustand dargestellt ist.
  • In der Figur bezeichnen die Ziffern 10 und 11 Stromanschlüsse des Druckgasschalters. Mit dem Stromanschluss 10 ist ein federnd befestigter Nennstromkontakt 20 verbunden, welcher im Einschaltzustand den Nennstrom über einen beweglichen Nennstromkontakt 21, welcher im unteren Teil als Blaszylinder einer Kompressionsvorrichtung ausgebildet istl zum Anschluss 11 geleitet. Ein festes, zylinderförmiges Löschstromschaltstück 30 weist ein hohles, mit Oeffnungen 33 versehenes Trägerteil 31 und einen am Trägerteil 31 stirnseitig angebrachten Kontakt 32 auf. Mit diesem festen Kontakt 32 befindet sich in der Einschaltstellung ein bewegliches Löschstromschaltstück 40 stirnseitig in Kontakt. Das bewegliche Löschstromschaltstück 40 weist ein mit Oeffnungen 43 versehenes Trägerteil 41 und einen Hubkontakt 42 auf.
  • Der Hubkontakt 42 besitzt eine im Inneren des Trägerteils 41 axial verschieblich angeordnete, einen Druckring 421 und Kontaktfinger 422 umfassende Kontakteinrichtung sowie einen an der dem festen Löschstromschaltstück 30 zugewandten Stirnseite des Trägerteils 41 befestigten, ringförmigen Abbrandring 423. Der Druckring 421 ist mit Kugelköpfen 424 versehen, welche unter der Wirkung einer Feder 50 die Kontaktfinger 422 gegen die Innenwand des Trägerteils 41 drücken. Der Innendurchmesser des ringförmigen Kontaktes 423 ist grösser als der Aussendurchmesser des Kontaktes 32 des festen Löschstromschaltstückes 30 und kleiner als der Aussendurchmesser der axial verschieblich angeordneten Kontakteinrichtung des beweglichen Löschstromschaltstückes 40.
  • Mit 60 ist ein fester Blaskolben bezeichnet, welcher ebenso wie der über leitende Verbindungsstege 61 mit dem Trägerteil 41 des beweglichen Löschstromschaltstückes 40 verbundene Nennstromkontakt 21 zu einer Kompressionsvorrichtung für Druckgas gehört. Dieses Druckgas wird über einen Kanal 71 und eine ringförmige Düsenöffnung an den beim Ausschalten gezogenen Lichtbogen geleitet. Der Kanal 71 und die ringförmige Düsenöffnung werden durch das Löschstromschaltstück 40 und eine das Löschstromschaltstück 40 mit Abstand umgebende Isolierstoffdüse 70 gebildet.
  • Die Wirkungsweise des erfindungsgemässen Druckgasschalters ist die folgende:
    • Beim Ausschalten werden der bewegliche Nennstromkontakt 21 und das bewegliche Löschstromschaltstück 40 nach unten bewegt. Sobald der Kontakt zwischen den Nennstromkontaktstücken 20 und 21 aufgehoben ist, kommutiert der Strom auf die Löschstromschaltstücke 30, 40 und fliesst nun vom Primäranschluss 10 über das Trägerteil 31 und den Kontakt 32, die Kontaktfinger 422, das Trägerteil 41, die Verbindungsstege 61 und den Nennstromkontakt 21 zum Primäranschluss 11. Da der Innendurchmesser des Abbrandkontaktes 423 kleiner als der Aussendurchmesser der Kontaktfinger 422 des beweglichen Löschstromschaltstückes 40 ist,-schlägt der Abbrandkontakt 423 nach weiterer Abwärtsbewegung des beweglichen Löschstromschaltstückes 40 an die durch den Druckring 421 und die Feder 50 gegen den festen Löschkontakt 32 gepressten Kontaktfinger 422 an, wodurch diese ebenfalls abwärts bewegt werden. Der Abbrandkontakt 423 ist nun so ausgebildet, dass der durch die Abwärtsbewegung der Kontaktfinger 422 zwischen den Kontaktfingern und dem Löschkontakt 32 gezogene Lichtbogen nur eine verglichen mit der Ausschaltdauer geringe Zeit auf den Kontaktfingern 422 verbleibt. Um dies zu erreichen, ist der ringförmige Kontakt 423 so beschaffen, dass der Abstand zwischen dem Abbrandring 423 und dem Kontakt 32 des festen Löschstromschaltstückes 30 nach Abheben der Kontaktfinger 422 vom Kontakt 32 kleiner ist als der Abstand der zwischen den Kontaktfingern 422 und dem Kontakt 32 während des weiteren Weges des beweglichen Löschstromschaltstückes 40. Dadurch brennt der Lichtbogen nur noch zwischen dem Abbrandkontakt 423 und dem festen Kontakt 32.
  • Der Lichtbogen wird durch die nach Trennung der Löschstromschaltstücke 30, 40 über den Kanal 71 und die ringförmige Düsenöffnung einsetzenden Druckgasströmung beblasen. Diese Druckgasströmung ist insofern besonders intensiv, da das Druckgas vor Trennung der beiden Löschstromschaltstücke 30, 40 vorkomprimiert wurde. Da die Kontaktfinger 422 hierbei ebenso wie der Kontakt 32 eine düsenförmige Oeffnung begrenzen, werden die Lichtbogenfusspunkte vor Entfernung des Druckgases über die hohlen Trägerteile 31, 41 und die Oeffnungen 33, 43 besonders intensiv beblasen. Der Antrieb des beweglichen Löschstromschaltstückes 30 wird durch die geladene, in Ausschaltrichtung wirkende Feder 50 unterstützt, wodurch eine hohe Trenngeschwindigkeit der Löschstromschaltstücke 30, 40 erreicht wird.
  • Beim Einschalten wird das bewegliche Löschstromschaltstück 40 in umgekehrter Richtung bewegt. Ein gegebenenfalls auftretender Einschaltlichtbogen wird hierbei zwischen dem Abbrandkontakt 423 und dem festen Kontakt 32 gezogen. Beim Auftreffen der Kontaktfinger 422 auf den Kontakt 32 verschwindet dieser Bogen. Da die Kontaktfinger 422 und der Druckring 421 die einzigen Teile sind, welche hierbei abgebremst werden, und da diese Teile verglichen mit der Masse der übrigen bewegten Teile nur eine sehr geringe Masse aufweisen und ausserdem unter der Wirkung der nunmehr gespannten Feder 50 stehen, entfällt ein Kontaktprellen nahezu vollständig. Die durch den Einschaltstrom hervorgerufenen Abstosskräfte werden durch die Kraft der gespannten Feder 50 überwunden. Nach Beendigung des Einschaltvorganges ist die Feder 50 mit potentieller Energie aufgeladen, welche nun wieder für den Ausschaltvorgang zur Verfügung steht.
    • Bezeichnungsliste
    • 10, 11 Stromanschlüsse
    • 20 Nennstromkontakt
    • 21 beweglicher Nennstromkontakt
    • 30 festes Löschstromschaltstück
    • 31 Trägerteil des festen Löschstromschaltstückes
    • 32 Kontakt
    • 33 Oeffnungen im festen Löschstromschaltstück
    • 40 bewegliches Löschstromschaltstück
    • 41 Trägerteil des beweglichen Löschstromschaltstückes
    • 42 Hubkontakt
    • 421 Druckring
    • 422 Kontaktfinger
    • 423 Abbrandring
    • 424 Kugelköpfe
    • 43 Oeffnungen im beweglichen Löschstromschaltstück
    • 50 Feder
    • 60 Blaskolben
    • 61 leitender Verbindungssteg
    • 70 Isolierstoffdüse
    • 71 Kanal

Claims (3)

  1. l. Druckgasschalter mit einem festen und einem beweglichen zylinderförmigen Löschstromschaltstück, bei dem beide Schaltstücke gleichachsig angeordnet sind und jeweils einen mit einem Trägerteil verbundenen Kontakt aufweisen, und bei dem das bewegliche Schaltstück rohrförmig ist und mit einer Isolierstoffdüse sowie dem beweglichen Teil einer Kompressionsvorrichtung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontakt des beweglichen Löschstromschaltstückes (40) als Hubkontakt (42) ausgebildet ist und mindestens zwei während des Ein- und Ausschaltens kraftschlüssig miteinander verbindbare Teile aufweist, welche gegeneinander in axialer Richtung derart verschieblich angeordnet sind, dass ein erster Teil der Führung des Stromes bei geschlossenen Löschstromschaltstücken (30,40) und ein zweites Teil der Aufnahme eines Fusspunktes des Schaltlichtbogens dient.
  2. 2. Druckgasschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teil eine im Trägerteil (41) des beweglichen Löschstromschaltstückes (40) axial verschieblich angeordnete Kontakteinrichtung enthält, welche unter der Wirkung eines geladenen Federspeichers (50) steht, und dass als zweites Teil ein mit dem Trägerteil (41) starr verbundener, ringförmiger Abbrandkontakt (423) vorgesehen ist, dessen Innendurchmesser grösser als der Aussendurchmesser des Kontaktes (32) des festen Löschstromschaltstückes (30) und kleiner als der Aussendurchmesser der Kontakteinrichtung ist.
  3. 3. Druckgasschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakteinrichtung Kontaktfinger (422) und einen mit Kugelköpfen (424) versehenen Druckring (421) aufweist, und dass als Federspeicher eine Feder (50) vorgesehen ist, welche zwischen dem Druckring (421) und einem Anschlag des Trägerteils (41) oder des Antriebs des beweglichen Löschstromschaltstücks (40) angebracht ist.
EP80200920A 1979-10-25 1980-10-01 Druckgasschalter Expired EP0028039B2 (de)

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CH957679 1979-10-25

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