RZECZPOSPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 188253 (21) Numer zgłoszenia: 335725 (13) B1 (22) Data zgłoszenia: 09.04.1998 (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: 09.04.1998, PCT/EP98/02099 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego: 22.10.1998, WO98/47161, PCT G azette nr 42/98 (51) IntCl7: H01H 9/34 (54) K om ora łukow a gasikow a (30) Pierwszeństwo: 11.04.1997,DE,19715116.7 (73) Uprawniony z patentu: AEG NIEDERSPANNUNGSTECHNIK GMBH & CO. KG, Neumünster, DE (43) Zgłoszenie ogłoszono: 08.05.2000 BUP 09/00 (72) Twórcy wynalazku: Thomas Pniok, Hamburg, DE Claus-Peter Schulze, Neumünster, DE (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 31.01.2005 WUP 01/05 (74) Pełnomocnik: Dziarnowska Monika, POLSERVICE Sp.z o.o. FIG. 1 PL 188253 B1 (57) 1. Komora łukowa gasikowa zawierająca korpus z modułami komory łukowej, wyposażonymi w dwa przeciwległe boki, pomiędzy którymi umieszczony jest każdorazowo szereg blach gaszących, znamienna tym, że w korpusie (1) komory łukowej, na wewnętrznych stronach dwóch przeciwległych ścianek bocznych (10), ma wzdłużne wpusty, przy czym odstęp pomiędzy co najmniej dwoma wpustami na wewnętrznych ściankach bocznych (10) korpusu (1) odpowiada odległości pomiędzy bokami (9) modułów komory łukowej i moduły komory łukowej są osadzone swoimi bokami (9) w tych wpustach ścianek bocznych (10).
2 188 253 Komora łukowa gasikowa Zastrzeżenia patentowe 1. Komora łukowa gasikowa zawierająca korpus z modułami komory łukowej, wyposażonymi w dwa przeciwległe boki, pomiędzy którymi umieszczony jest każdorazowo szereg blach gaszących, znamienna tym, że w korpusie (1) komory łukowej, na wewnętrznych stronach dwóch przeciwległych ścianek bocznych (10), ma wzdłużne wpusty, przy czym odstęp pomiędzy co najmniej dwoma wpustami na wewnętrznych ściankach bocznych (10) korpusu (1) odpowiada odległości pomiędzy bokami (9) modułów komory łukowej i moduły komory łukowej są osadzone swoimi bokami (9) w tych wpustach ścianek bocznych (10). 2. Komora łukowa według zastrz. 1, znamienna tym, że wpusty są usytuowane równolegle i w jednakowej odległości względem siebie. 3. Komora łukowa według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że wpusty usytuowane przy obrzeżach ścianek (10) mają szerokość odpowiadającą połowie szerokości wpustów (2) oddalonych od obrzeży ścianek (10). 4. Komora łukowa według zastrz. 1, znamienna tym, że w strefie brzegowej dwóch przeciwległych boków korpusu (1) jest umieszczona sonda łukowa (3). 5. Komora łukowa według zastrz. 1, znamienna tym, że każdy moduł komory łukowej zawiera blachy gaszące (8), umieszczone równolegle względem siebie, pomiędzy dwoma izolującymi bokami (9). 6. Komora łukowa według zastrz. 5, znamienna tym, że każdy moduł komory łukowej zawiera wiele elementów izolacyjnych (7), które są umieszczone pomiędzy dwoma izolującymi bokami (9) i w sąsiedztwie blach gaszących (8). 7. Komora łukowa według zastrz. 6, znamienna tym, że boki (9) modułów komory łukowej są zwymiarowane tak, że wystają w postaci prowadnicy (6) poza blachy gaszące (8) i elementy izolacyjne (7), przy czym grubość boków (9) odpowiada szerokości wpustów przy obrzeżach korpusu (1). 8. Komora łukowa według zastrz. 6, znamienna tym, że boki (9) modułów komory łukowej są zwymiarowane tak, że wystają w postaci prowadnicy (6) poza blachy gaszące (8) i elementy izolacyjne (7), przy czym grubość boków (9) odpowiada połowie szerokości wpustów (2) oddalonych od obrzeży korpusu (1). 9. Komora łukowa według zastrz. 1, znamienna tym, że boki (9) modułów komory łukowej i ścianki boczne (10) korpusu (1) są z elektroizolacyjnego i stabilnego termicznie materiału o wysokiej pojemności cieplnej. 10. Komora łukowa według zastrz. 1, znamienna tym, że odstęp pomiędzy dwoma bokami (9) modułu odpowiada N-krotnej odległości pomiędzy dwoma sąsiednimi wpustami, przy czym N jest całkowitą liczbą dodatnią. * * * Przedmiotem wynalazku jest komora łukowa gasikowa, stosowana zwłaszcza w łącznikach prądu stałego. W przeciwieństwie do sieci prądu przemiennego, w przypadku prądu stałego nie ma naturalnego przejścia przez prąd zerowy. Komory łukowe w łącznikach prądu stałego wytwarzają napięcie łukowe większe od napięcia roboczego redukując prąd do zera i wytracając energię zakumulowaną w sieci. Wynalazek opiera się na układzie komór z blachami gaszącymi, w których łuk elektryczny rozdziela się na wiele łuków cząstkowych, na które składa się wiele spadków napięć anodowych, katodowych i kolumnowych. Przy tym napięcie łuku jest znacznie wyższe od napięcia roboczego. Przy napięciu roboczym 500 V trzeba liczyć się z wystąpieniem napię-
188 253 3 cia łukowego 800 Y. Wytrzymałość izolacji sieci ogranicza jednak maksymalną wartość napięcia łukowego. Tak więc do różnych napięć roboczych potrzebne są inne komory łukowe. Dotychczas w przypadku szybkich łączników prądu stałego do różnych napięć roboczych i przy różnych zdolnościach łączeniowych wykorzystuje się komory łukowe o znacznie zróżnicowanej budowie. Oznacza to wysokie nakłady konstrukcyjne i odpowiednio wysokie koszty wytwarzania. Komora łukowa gasikowa zawierająca korpus z modułami kamery łukowej, wyposażonymi w dwa przeciwległe boki, pomiędzy którymi umieszczony jest każdorazowo szereg blach gaszących, charakteryzuje się według wynalazku tym, że w korpusie komory łukowej, na wewnętrznych stronach dwóch przeciwległych ścianek bocznych, ma wzdłużne wpusty, przy czym odstęp pomiędzy co najmniej dwoma wpustami na wewnętrznych ściankach bocznych korpusu odpowiada odległości pomiędzy bokami modułów komory łukowej i moduły komory łukowej są osadzone swoimi bokami w tych wpustach ścianek bocznych. Korzystnie, wpusty korpusu komory łukowej są usytuowane równolegle i w jednakowej odległości względem siebie, przy czym wpusty usytuowane przy obrzeżach ścianek mają szerokość odpowiadającą połowie szerokości wpustów oddalonych od obrzeży ścianek. Korzystnie, w strefie brzegowej dwóch naprzeciwległych boków korpusu jest umieszczona sonda łukowa. Każdy moduł komory łukowej może zawierać wiele blach gaszących, które są umieszczone równolegle względem siebie pomiędzy dwoma izolującymi bokami oraz wiele elementów izolacyjnych, które są umieszczone pomiędzy dwoma izolującymi bokami i w sąsiedztwie blach gaszących. Zaleca się aby boki modułów komory łukowej były zwymiarowane tak, że wystają w postaci prowadnicy poza blachy gaszące i elementy izolacyjne, przy czym grubość boków odpowiada szerokości wpustów przy obrzeżach korpusu lub połowie szerokości wpustów oddalonych od obrzeży korpusu. Korzystnie, boki modułów komory łukowej i ścianki boczne korpusu są z elektroizolacyjnego i stabilnego termicznie materiału, o wysokiej pojemności cieplnej a odstęp pomiędzy dwoma bokami modułu odpowiada N-krotnej odległości pomiędzy dwoma sąsiednimi wpustami, przy czym N jest całkowitą liczbą dodatnią. Podstawowymi elementami komory łukowej gasikowej według wynalazku są: korpus i moduły komory łukowej. W korpus wstawia się moduły komory łukowej w ilości odpowiadającej wymaganemu napięciu roboczemu. Jeżeli wielkość korpusu komory nie wystarcza z punktu widzenia wymaganego napięcia roboczego sieci, to można połączyć szeregowo wiele korpusów komorowych, tak że można zawsze wstawić potrzebną ilość modułów komory łukowej. Ponadto dobierając odpowiednie moduły komory łukowej następuje dopasowanie do wymaganej mocy łączeniowej. Odstęp między dwoma bokami modułu oraz szerokości blach gaszących i elementów izolacyjnych dobiera się również stosownie do wymaganej mocy łączeniowej. Korpusy komorowe są tak ukształtowane, że mogą pomieścić zarówno wąskie jak i szerokie moduły komory łukowej. W tym celu na korpusie komorowym przewidziano wiele jednakowo odległych wpustów, przy czym moduły komory łukowej zależnie od mocy łączeniowej mają różną szerokość, która odpowiada N-krotnemu odstępowi dwóch sąsiednich wpustów. Dzięki rozwiązaniu według wynalazku uzyskano komorę łukową gasikową, która pozwala łatwo dostosować się do potrzebnej mocy łączeniowej i wymaganego napięcia roboczego. Wynalazek jest objaśniony poniżej w oparciu o przykłady wykonania przedstawione na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w widoku perspektywicznym korpus komory oraz dwa różne moduły komory łukowej, fig.2 - komorę łukową z dwoma jednakowymi modułami, fig. 3 - komorę łukową wyposażoną w dwa małe i jeden duży moduł, fig. 4 - komorę łukową wyposażoną w cztery małe moduły, fig. 5 - komorę łukową z dwoma korpusami i fig. 6 - komorę łukową z trzema korpusami. Na fig. 1 widoczny jest korpus 1 komory łukowej z wpustami umieszczonymi na stronie wewnętrznej ścianki bocznej 10 korpusu 1. Wpust 2 oznacza wpust umieszczony na stronie wewnętrznej ścianki bocznej 10 korpusu 1 komory w oddaleniu od obrzeża komory 1.
4 188 253 Wzdłuż dwóch naprzeciwległych stron wewnętrznych korpusu 1 komory przewidziano wiele jednakowo odległych wpustów, przy czym wpusty w strefie brzegowej mają szerokość odpowiadającą połowie szerokości pozostałych wpustów 2 umieszczonych na stronach wewnętrznych. W dolnej części korpusu 1 komory, na obrzeżu powierzchni zewnętrznych dwóch naprzeciwległych ścianek bocznych 10 są umieszczone sondy łukowe 3, za pośrednictwem których doprowadza się łuk elektryczny do korpusu 1 komory. Również poszczególne moduły komory łukowej są połączone ze sobą poprzez (nie pokazane na rysunku) sondy łukowe. Ponadto na fig. 1 ukazano mały moduł 4 komory łukowej i duży moduł 5 komory łukowej. Oba moduły 4, 5 mają po dwa boki 9, pomiędzy którymi znajduje się wiele blach gaszących 8 i umieszczonych na nich elementów izolacyjnych 7. Korpus 1, boki 9, moduły 4, 5 komory łukowej i elementy izolacyjne 7 są wykonane z materiału elektroizolacyjnego i termicznie stabilnego, który ma wysoką pojemność cieplną, żeby przyjąć dobrze energię łuku elektrycznego i wygasić w ten sposób ten łuk. Korpus 1 komory ma wysokość 40 cm, szerokość 20 cm i głębokość 40 cm. Przy takiej proporcji wymiarów oba moduły komory łukowej są przewidziane na napięcie robocze 500 V. Duży moduł 5 jest przewidziany na moc dwukrotnie większą niż mały moduł 4 komory łukowej. Prądy występujące w komorze łukowej łącznika według wynalazku mogą mieścić się w zakresie 100 ka. Blachy gaszące 8 lub też elementy izolacyjne 7 są umieszczone pomiędzy bokami 9 tak, że boki 9 wystają z tyłu i z przodu względem blach 8 lub elementów izolacyjnych 7. Powstające w ten sposób występy 6 stanowią prowadnice, które można wsunąć w odpowiednie wpusty 2 korpusu 1 komory, żeby ustalić moduły 4, 5 w korpusie 1. W tym przykładzie wykonania ilość wpustów w komorze 1 i szerokość modułów 4, 5 dobrano tak, że w komorę łukową można wsunąć albo cztery małe moduły 4, dwa duże moduły 5 albo dwa małe moduły 4 i duży moduł 5. Jednak wynalazek nie ogranicza się do tego przykładu wykonania. Można wybrać większą szerokość korpusu 1 komory, tak że w korpusie tym można umieścić większą ilość wpustów 2, albo moduły komory łukowej mogą być większe lub mniejsze. Możną też przygotować jeszcze większy moduł 5 komory łukowej, który zajmuje nie tylko trzy wpusty, lecz rozciąga się na cztery lub więcej wpustów i jest przeznaczony na większą moc łączeniową. Na fig. 2, 3 i 4 ukazano komorę łukową łącznika z jednym korpusem 1. Korpus 1 według fig.2 jest wyposażony w dwa duże moduły 5 komory łukowej, a w korpusie 1 widocznym na fig. 4 osadzono cztery małe moduły 4. Korpus 1 ukazany na fig.3 jest wyposażony w dwa małe moduły 4 i jeden duży moduł 5 komory łukowej. Przedstawione na fig. 5 i 6 komory łukowe łącznika mają dwa albo trzy korpusy 1, połączone każdorazowo szeregowo. Każdy z korpusów pokazanych na fig. 5 i 6 jest przy tym wyposażony w dwa duże moduły komory łukowej. Jak wspomniano wyżej, pojedynczy moduł komory łukowej przy podanych wymiarach jest przewidziany na napięcie robocze 500 V lub napięcie łukowe 800 V. Tak więc komora łukowa ukazana na fig.2 nadaje się na napięcie robocze 1000 V, komora widoczna na fig.3 - na napięcie robocze 1500 V, komory łukowe przedstawione na fig.4 i 5 są przeznaczone na napięcie robocze 2000 V, a komora ukazana na fig.6 jest przewidziana na napięcie robocze 3000 V. Przedstawiona na fig. 4 komora łukowa łącznika ma wyłącznie małe moduły i dlatego nadaje się tylko na mniejszą moc łączeniową. Natomiast ukazane na fig. 2, 5 i 6 komory łukowe posiadają wyłącznie duże moduły, a więc są przeznaczone dla większej mocy łączeniowej. Komora łukowa przedstawiona na fig. 3 ma zarówno małe jak i duże moduły 4, 5 i nadaje się na moc przewyższającą niską moc łączeniową. Wynalazek nie ogranicza się tylko do przedstawionych przykładów realizacji. We wszystkich ukazanych komorach łukowych przewidziano jednolity korpus 1, w którym może być osadzone różne wyposażenie, przy czym łącząc szeregowo kilka komór łukowych można dopasować układ do napięcia roboczego i do potrzebnej mocy łączeniowej. Każda komora łukowa niezależnie od wymiarów korpusu i szerokości blach gaszących może być wyposażo-
188 253 5 na w różną ilość modułów, przy czym dodając kilka komór łukowych można odpowiednio podwyższyć napięcie robocze. Zdolność łączeniowa jest wyznaczona miedzy innymi zdolnością pochłaniania energii przez całą komorę łukową łącznika a więc i pojemnością cieplną całej masy komory łukowej. Wynika stąd możliwość modyfikacji mocy łączeniowej komory łukowej. Napięcie robocze przykładowo 2000 V można uzyskać zarówno w przykładzie realizacji według fig. 4 jak i w przykładzie według fig. 5, ale w przykładzie według fig. 4 moc łączeniowa jest niższa niż w przykładzie z fig. 5. Tak więc przedstawiona komora łukowa łącznika daje się dopasować zarówno do wielu różnych napięć roboczych jak i wielu różnych mocy łączeniowych. Ponadto zastosowanie takiej komory łukowej nie ogranicza się tylko do łączników prądu stałego, lecz można ją też wykorzystać w porównywalnej formie w łączniku prądu przemiennego.
6 188 253 FIG. 2 FIG. 3 FIG. 4
188 253 7 FIG. 5 FIG. 6
8 188 253 FIG. 1 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.