TECHNISCHES GEBIET
[0001] Bei der Erfindung wird ausgegangen von einem störlichtbogengeschützten elektrischen
Bauteil nach dem gemeinsamen Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 5. Die Erfindung
betrifft auch eine für dieses Bauteil bestimmte Lichtbogenelektrode.
[0002] Das Bauteil weist einen als Säule ausgeführten Isolator auf, an dessen Kopf ein auf
Hochspannungspotential führbares erstes Stromleitersystem befestigt ist. Am Isolatorfuss
ist ein auf Erdpotential führbares zweites Stromleitersystem befestigt. Erstes und
das zweites Stromleitersystem weisen jeweils eine Lichtbogenelektrode auf zur Aufnahme
eines bei einer Entladung zwischen erstem und zweitem Stromleitersystem auftretenden
Störlichtbogens. Mindestens eine beider Lichtbogenelektroden ist nach Art eines Bechers
ausgebildet. In die Becherwand sind mindestens zwei den Becherrand bildende Lichtbogenfinger
eingeformt. Ein bei einer unerwünschten Entladung zwischen beiden Stromleitersystemen
gebildeter Störlichtbogen wird auf den Becherrand kommutiert. Unter der Wirkung des
Magnetfeldes des den Störlichtbogen speisenden und im Becherrand zum Lichtbogen geführten
Stroms wird der überwiegend axial ausgerichtete Störlichtbogen in Rotation versetzt
und im Stromnulldurchgang gelöscht.
STAND DER TECHNIK
[0003] Mit dem Oberbegriff nimmt die Erfindung auf einen Stand der Technik von störlichtbogengeschützten
elektrischen Bauteilen Bezug, wie er in EP 1 283 575 A1 beschrieben ist. Ein in diesem
Stand der Technik offenbartes und als Überspannungsableiter ausgebildetes Bauteil
enthält zwei durch einen säulenförmigen Freiluftisolator voneinander elektrisch isoliert
gehaltene und auf unterschiedlichen elektrischen Potentialen befindliche Stromleitersysteme.
Jedes dieser Stromleitersysteme weist eine Lichtbogenelektrode auf zur Aufnahme eines
bei einer Entladung zwischen den beiden Stromleitersystemen auftretenden Störlichtbogens.
Die beiden Lichtbogenelektroden sind becherförmig ausgebildet. In die Wand jedes Bechers
sind mehrere Lichtbogenfinger eingeformt, welche Abschnitte des Becherrands bilden.
Der in diesen Abschnitten zum Fusspunkt des Störlichtbogens fliessende Speisestrom
des Lichtbogens sorgt dafür, dass am Fusspunkt des Lichtbogens ein radial gerichtetes
magnetisches Feld wirkt. Der Lichtbogen wird daher mit einer tangential gerichteten
elektrodynamischen Kraft beaufschlagt und entlang dem Becherrand um den Isolator rotiert
bis der Lichtbogen erlischt.
[0004] Auch bei einem aus US 5,903,427 A vorbekannten störlichtbogengeschützten elektrischen
Bauteil hält ein säulenförmiger Freiluftisolator zwei gegeneinander elektrisch isolierte
und auf unterschiedlichen elektrischen Potentialen befindliche Stromleitersysteme.
Jedes dieser Systeme enthält jeweils einen als offene, ringförmige Schleife ausgeführten
und im Bereich des Isolatorkopfes bzw. des Isolatorfusses mit Abstand um den Isolator
geführten Leiterabschnitt. Tritt während des Betriebs des Bauteils in einer Hochspannungsanlage
- etwa bedingt durch einen Blitzschlag oder durch einen Schaltvorgang - ein unerwünschter
Störlichtbogen am Bauteil auf, so wird der Störlichtbogen in einen die Leiterabschnitte
als Lichtbogenelektroden enthaltenden Stompfad geführt. Der Störlichtbogen ist nun
überwiegend axial ausgerichtet und fusst auf den beiden in Umfangsrichtung geführten,
ringförmigen Lichtbogenelektroden. Aufgrund von elektromagnetischen Kräften rotiert
der Störlichtbogen auf den Lichtbogenelektroden fussend solange um den Isolator des
Bauteils bis er im Nulldurchgang des Störlichtbogenstroms gelöscht ist. Das Bauteil
ist so vor der erodierenden und korrodierenden Wirkung des Störlichtbogens geschützt.
[0005] Ein als Überspannungsableiter ausgeführtes weiteres störlichtbogengeschütztes elektrisches
Bauteil ist in US 6,018,453 A angegeben. Auch bei diesem Bauteil werden unerwünschte
Störlichtbögen auf zwei in Richtung einer Achse des Bauteils voneinander beabstandete
Lichtbogenelektroden kommutiert, zur Rotation um die Achse gezwungen und so im Stromnulldurchgang
gelöscht. Im Unterschied zum vorgenannten Stand der Technik sind bei diesem Bauteil
jedoch die beiden Lichtbogenelektroden jeweils als Platte ausgebildet und sind in
die Platten jeweils eine Vielzahl von überwiegend radial geführten Schlitzen eingeformt.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
[0006] Die Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen definiert ist, löst die Aufgabe, ein
störlichtbogengeschütztes elektrisches Bauteil der eingangs genannten Art anzugeben,
bei dem durch geeignete Ausbildung einer Lichtbogenelektrode die Wirkung von Störlichtbögen
besonders wirksam unterdrückt wird.
[0007] Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform des Bauteils nach der Erfindung weisen
die Lichtbogenfinger jeweils zwei in Umfangsrichtung der Becherwand aufeinanderfolgende
Fingerabschnitte auf, von denen ein becherrandferner Abschnitt eines ersten der Finger
und die Achse zueinander windschief angeordnet sind und ein becherrandbildender Abschnitt
eines zweiten der Finger mit Abstand in axialer Richtung zum becherrandfernen Abschnitt
in der Becherwand gehalten ist. Wegen dieser Anordnung und Ausbildung der Lichtbogenfinger
baut sich über dem gesamten Becherrand am Fusspunkt des Störlichtbogens ein starkes,
überwiegend radial gerichtetes Magnetfeld auf. Es wirkt so auf den am Becherrand gehaltenen
Fusspunkt des Lichtbogens stets eine grosse, tangential gerichtete, elektrodynamische
Kraft, welche eine Rotation des Lichtbogenfusspunktes bis zum Erlöschen des Lichtbogen
im Stromnulldurchgang veranlasst. Die Stetigkeit der Kraft ist dadurch gegeben, dass
im Lichtbogenfusspunkt unabhängig von dessen aktueller Position auf dem Becherrand
beständig ein radial gerichtetes starkes Magnetfeld aufrecht erhalten bleibt. Selbst
beim Übergang von einem Finger auf den im Umfangsrichtung folgenden Finger bleibt
dieses Magnetfeld erhalten, da mindestens einer der beiden übereinanderliegenden Fingerabschnitte
vorwiegend in tangentialer Richtung fliessenden Strom mit gleichem Richtungssinn aufnimmt,
welcher sich am Lichtbogenfusspunkt als vorwiegend axial geführter Lichtbogenstrom
fortsetzt.
[0008] Eine vergleichsweise geringe Zahl an Lichtbogenfingern wird benötigt, wenn der becherrandbildende
Abschnitt der Lichtbogenfinger vorwiegend tangential geführt ist. Die vorwiegend tangentiale
Führung umfasst auch Krümmungen der becherrandbildenden Abschnitte in axialer Richtung.
[0009] In einer fertigungstechnisch besonders einfachen Ausführungsform des Bauteils nach
der Erfindung sind die Lichtbogenfinger auf ihrer gesamten Länge und die Achse zueinander
windschief angeordnet.
[0010] Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform des Bauteils nach der Erfindung weisen
die Lichtbogenfinger jeweils zwei vorwiegend tangential geführte Abschnitte auf, von
denen einer am Becherboden angesetzt ist und der andere den Becherrand bildet, weist
jeder Lichtbogenfinger einen zumindest in axialer Richtung geführten Mittelabschnitt
auf, der den becherbodenseitigen Abschnitt mit dem becherrandbildenden Abschnitt verbindet,
und ist der becherrandbildende Abschnitt eines ersten der Finger mit Abstand in axialer
Richtung zum becherbodenseitigen Abschnitt eines zweiten der Finger in der Becherwand
gehalten. Wegen dieser Anordnung und Ausbildung der Lichtbogenfinger baut sich über
dem gesamten Becherrand am Fusspunkt des Störlichtbogens ein besonders starkes, überwiegend
radial gerichtetes Magnetfeld auf. Es wird so dem den Störlichtbogen speisenden und
sich im Störlichtbogen fortsetzenden Strom am Übergang von einem Finger zum anderen
eine besonders gut ausgebildete Schleife aufgezwungen, die zu einem hohen radialen
Magnetfeld führt und somit die Stromkommutation an der Übergangsstelle wesentlich
erleichtert.
[0011] Mit Vorteil ist der Mittelabschnitt nicht nur in axialer Richtung, sondern zugleich
auch in tangentialer Richtung geführt. Der Mittelabschnitt und die Achse sind dann
zueinander windschief angeordnet. Der becherbodenseitige Abschnitt und der schiefgestellte
Mittelabschnitt sorgen dann beim Übergang vom Mittelabschnitt auf den Becherrand für
eine gute Stromschleifenbildung und damit für das erwünscht starke radiale Magnetfeld
am Lichtbogenfusspunkt.
[0012] Ein ausreichend starkes Magnetfeld an der Übergangsstelle von einem Finger zum anderen
kann auch dann erreicht werden, wenn der Mittelabschnitt überwiegend axial und gegebenenfalls
radial geführt ist. Allerdings sollte dann der becherbodenseitige Abschnitt nur durch
einen gegenüber dem Durchmesser des Abschnitts verhältnismässig schmalen Luftspalt
vom becherrandbildenden Abschnitt getrennt sein, da sonst die radiale Komponente des
Magnetfeldes am Ort des Lichtbogenfusspunktes zu gering werden kann.
[0013] Bei einer wirtschaftlich besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemässen
Bauteils ist die am Isolatorkopf vorgesehene Lichtbogenelektrode von einem das erste
elektrische Potential zuführenden Stromanschluss gebildet. Diese Ausführungsform weist
zugleich den Vorteil auf, dass ein Auswandern des Störlichtbogens von der sonst am
Isolatorkopf vorgesehenen und Drehsinn aufweisenden Elektrode auf den Stromanschluss
infolge der thermischen Wirkung des Störlichtbogens vermieden wird.
[0014] Gegenläufige Rotationen der Lichtbogenfusspunkte werden erreicht, wenn die am Isolatorkopf
angeordnete Lichtbogenelektrode einen anderen Drehsinn aufweist als die am Isolatorfuss
angeordnete Lichtbogenelektrode. Diese gegenläufigen Bewegungen führen zu einer besonders
wirkungsvolle magnetischen Beblasung des Störlichtbogens.
[0015] Im allgemeinen ist beim erfindungsgemässen Bauteil der Isolator hohl ausgeführt und
ist ein axial durch den Isolator geführtes Aktivteil vorgesehen. Daher sind besonders
bevorzugte Bauteile sind Freiluftdurchführungen, Überspannungsableiter, insbesondere
mit einem Aktivteil auf der Basis Metalloxid, Stromwandler, Spannungwandler oder Schalter.
Hat das Bauteil hingegen nur stützende Funktion, so kann der Isolator aber auch massiv
ausgebildet sein.
[0016] Weitere vorteilhafte Weiterbildungen des Bauteils nach der Erfindung sind nachfolgend
beschrieben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
[0017] Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt:
- Fig. 1
- eine Seitenansicht eines als Überspannungsableiter ausgeführten Bauteils nach der
Erfindung mit zwei Lichtbogenelektroden 4, 7, welche jeweils sechs Lichtbogenfinger
enthalten,
- Fig. 2
- eine Seitenansicht der Lichtbogenelektrode 4 des Überspannungsableiters gemäss Fig.1,
und
- Fig.3
- eine Aufsicht auf die Lichtbogenelektrode 4,
- Fig.4
- eine Seitenansicht einer Ausführungsform der Lichtbogenelektrode 4, welche anstelle
von sechs lediglich zwei Lichtbogenfinger enthält,
- Fig.5
- in perspektivischer Ansicht eine weitere Ausführungsform der Lichtbogenelektrode 4
mit sechs Lichtbogenfingern, jedoch mit gegenüber der Ausführungsform nach den Figuren
2 und 3 abgeänderten Lichtbogenfingern, und
- Figuren 6 bis 9
- weitere Ausführungsformen der Lichtbogenelektrode 4.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
[0018] In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Der
in Fig.1 dargestellte Überspannungsableiter weist einen nach Art einer Säule ausgeführten
und beispielsweise von einem Polymer, etwa auf der Basis Epoxy oder Silikon, oder
einer Keramik, etwa einem Porzellan, gebildeten Freiluftisolator 1 auf. Der Isolator
ist hohl ausgebildet und weist ein längs einer Achse 2 (Säulenachse) angeordnetes,
aus der Figur nicht ersichtliches Aktivteil auf mit mindestens einem nichtlinearen
Widerstandselement, vorzugsweise auf der Basis von Metalloxid, wie insbesondere Zinkoxid.
[0019] Am Isolatorkopf ist ein auf ein erstes elektrisches Potential, beispielsweise Hochspannungspotential,
führbares erstes Stromleitersystem vorgesehen. Das erste Stromleitersystem ist elektrisch
leitend mit dem Kopfende des Aktivteils verbunden und weist einen mit einer Hochspannungsleitung
verbindbaren Stromanschluss 3 und eine nach Art eines Bechers ausgebildete Lichtbogenelektrode
4 auf, welche nach unten zum Isolatorfuss hin geöffnet konzentrisch zur Achse 2 ausgerichtet
ist. Diese Elektrode kann beispielsweise durch Giessen oder materialabhebend, etwa
durch Drehen und Fräsen, gefertigt werden. Die Lichtbogenelektrode 4 ist konzentrisch
umgeben von einer nach oben abgeschlossenen Abdeckhaube 5. Am Isolatorfuss ist ein
auf ein zweites elektrisches Potential, beispielsweise Erdpotential, führbares zweites
Stromleitersystem vorgesehen. Das zweite Stromleitersystem ist elektrisch leitend
mit dem Fussende des Aktivteils verbunden und weist einen mit einem Erdleiter verbindbaren
Stromanschluss 6 und eine nach Art eines Bechers ausgebildete Lichtbogenelektode 7
auf, welche nach oben zum Isolatorkopf hin geöffnet konzentrisch zur Achse 2 ausgerichtet
ist. Die Lichtbogenelektrode 7 ist konzentrisch umgeben von einer nach oben abgeschlossenen
Abdeckhaube 8. Die beiden Lichtbogenelektroden 4 und 7 bestehen aus elektrisch gutleitendem
Material, insbesondere aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, etwa Messing. In besonders
vorteilhafter Weise kann dieses Material Graphit oder ein anderes besonders abbrandfestes
Material umfassen. Zumindest der nach unten weisende Rand 9 der Lichtbogenelektrode
4 bzw. der nach oben weisende Rand 10 der Lichtbogenelektrode 7 sind aus abbrandfestem
Material gefertigt, beispielsweise einem hochschmelzenden Messing, einer Kupfer-Wolfram-
oder Kupfer-Chrom-Legierung. Die beiden Lichtbogenelektroden 4 und 7 sind zueinander
spiegelsymmetrisch angeordnet.
[0020] Der Aufbau der Lichtbogenelektrode 4 ist aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich. Diesen
Figuren kann entnommen werden, dass die Lichtbogenelektrode 7 einen Becherboden 11
aufweist sowie eine sich an den Becherboden anschliessende und in Richtung der Achse
2 der Säule erstreckte Becherwand 12, in die sechs den Becherrand 9 bildende gleichartig
ausgebildete und durch Luftspalte 13 voneinander beabstandete Lichtbogenfinger eingeformt
sind. Aus der Fig.2 sind nur die vier Finger 21, 22, 23 und 24 ersichtlich. Diese
Finger sind jeweils überwiegend in Umfangsrichtung erstreckt und weisen jeweils drei
in axialer Richtung voneinander beabstandete und in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende
Abschnitte auf. Die drei Abschnitte sind nur für die beiden Finger 22 und 23 aus Fig.2
ersichtlich und sind der Reihe nach mit den Bezugszeichen a, b, c bzw. a', b', c'
bezeichnet. Ein mit dem Bezugszeichen a bzw. a' markierter Abschnitt der Finger 22,
23 setzt am Boden 11 an und ist ebenso tangential geführt wie ein becherrandbildender
Abschnitt c bzw. c'. Die beiden Abschnitte a und c bzw. a' und c' sind durch einen
vorwiegend tangential, jedoch schief zur Achse 2, geführten, becherrandfernen Abschnitt
b bzw. b' miteinander verbunden. Abschnitt b bzw. b' und Achse 2 sind zueinander windschief
angeordnet. Der becherrandferne Abschnitt b' des Fingers 23 und der becherrandbildende
Abschnitt c des Fingers 22 sind ebenso wie der becherrandferne Abschnitt b des Fingers
22 und ein becherrandbildender Abschnitt c" des Fingers 21 bzw. wie ein becherrandferner
Abschnitt b" des Fingers 24 und der becherrandbildender Abschnitt c' des Fingers 23
übereinander mit axialem Abstand in der Becherwand 12 gehalten. Zentrisch zur Achse
2 ist im Becherboden 12 eine Öffnung 14 vorgesehen, durch die ein Abschnitt des lediglich
in Fig.1 dargestellten Stromanschlusses 6 geführt ist.
Die Wirkungsweise dieses Überspannungsableiters ist wie folgt:
[0021] Tritt bei Betrieb des Überspannungsableiters in einer Hochspannungsanlage zwischen
den Stromanschlüssen 3 und 6 am Aktivteil und/oder am Isolator 1 ein unerwünschter
Störlichtbogen auf, so werden dessen Fusspunkte unter der Wirkung seines eigenen magnetischen
Feldes jeweils an die Becherränder 9, 10 geführt. Der Lichtbogenstrom fliesst dann
vom Stromanschluss 3 , den Becherboden 11, die Lichtbogenfinger, beispielsweise 21,
22, 23 oder 24, den Becherrand 9, den Lichtbogen, den Becherrand 10 und die Lichtbogenelektrode
7 zum Stromanschluss 6. Da die Becherränder 9, 10 gegenüber den Becherböden 11 voneinander
einen vergleichsweise geringen Abstand aufweisen, wird durch die Becherränder eine
geringe Schlagweite bestimmt und ist so ein sicheres Fussen des Lichtbogens und damit
ein guter thermischer Schutz gewährleistet. Zudem wirkt auf den am Becherrand 9 gehaltenen
Fusspunkt 15 des Lichtbogens (Fig.2) stets eine tangential gerichtete, grosse elektrodynamische
Kraft, welche eine Rotation des Lichtbogens bis zu dessen Erlöschen im Stromnulldurchgang
veranlasst. Die Stetigkeit der Kraft ist dadurch gegeben, dass im Lichtbogenfusspunkt
15 unabhängig von seiner Positionierung auf dem Becherrand 9 beständig ein radial
nach innen gerichtetes starkes Magnetfeld aufrecht erhalten wird. Diese Stetigkeit
ergibt sich aus der zuvor beschriebenen Ausbildung und Anordnung der Lichtbogenfinger.
Fusst der Lichtbogen auf dem Abschnitt c des Fingers 22, so fliesst im Abschnitt c
ein in Fig. 2 durch einen Pfeil bezeichneter Strom I, welcher sich im axial gerichteten
Lichtbogen (als gezackter Pfeil in Fig. 1 dargestellt) fortsetzt. Der Strom bildet
daher am Lichtbogenfusspunkt 15 eine gut ausgebildete Stromschleife und erzeugt am
Ort des Fusspunktes 15 ein vom Betrachter weg, d.h. radial nach innen, gerichtetetes
starkes Magnetfeld. Auf den Lichtbogen wirkt im Gegenuhrzeigersinn eine tangential
gerichtete Kraft, welche den Fusspunkt 15 an den die beiden Finger 22 und 23 trennenden
Luftspalt 13 führt. Unabhängig davon, ob der Fusspunkt 15 den Luftspalt noch nicht,
teilweise oder bereits vollständig überwunden hat, bleibt das radial nach innen gerichtete
Magnetfeld erhalten, da mindestens einer der beiden Abschnitte b' und c den Strom
I aufnimmt. An dem dem Abschnitt c zugewandten Ende des Abschnitts c' bildet sich
nach dem Kommutieren des Stroms I zwar keine so ausgeprägte Stromschleife aus wie
an dem dem Abschnitt c' zugewandten Ende des Abschnitts c, da der Strom I im Abschnitt
b' ja schräg zur Achse 2 geführt ist. Diese Stromschleife reicht aber aus, um ein
das Weiterlaufen des Lichtbogenfusspunktes 15 bewirkendes, ausreichend grosses radiales
Magnetfeld zu erzeugen.
[0022] Im Unterschied zur Ausführungsform der Lichtbogenelektrode gemäss den Figuren 2 und
3 weist die gemäss Fig.4 ausgeführte Lichtbogenelektrode 4 lediglich zwei Lichtbogenfinger
22 und 23 auf. Bei dieser Elektrode sind die becherrandfernen und becherrandbildenden
Abschnitte b, c' und b', c beider Finger 22 und 23 wie bei der zuvor beschriebenen
Ausführungsform mit axialem Abstand zueinander angeordnet, so dass diese Ausführungsform
die gleichen vorteilhaften Wirkungen aufweist. Fertigungstechnisch lässt sich diese
Elektrode - allerdings auf Kosten der mechanischen Stabilität der Lichtbogenfinger
- besonders einfach realisieren.
[0023] Durch den am Becherrand 11 ansetzenden, tangential geführten Abschnitt a' wird bei
den Ausführungsformen nach den Figuren 2 bis 4 die Schleifenbildung verbessert und
damit das radiale Magnetfeld erhöht. Weist der Luftspalt 13 zwischen zwei Lichtbogenfingern,
beispielsweise 22, 23, nur eine verhältnismässig geringe Breite auf, so reicht das
radiale Magnetfeld selbst dann aus, wenn der becherrandferne Abschnitt b' und Achse
2 nicht mehr windschief zueinander angeordnet sind, sondern der Abschnitt b' ohne
tangentiale Komponente überwiegend axial (je nach Wandneigung auch mit radialer Komponente)
geführt ist. Eine solche Ausführungsform der Elektrode 4 ist aus Fig.5 ersichtlich.
Die durch den Übergang vom Abschnitt a' auf den senkrecht daran ansetzenden Anspruch
b' bedingte Stromschleife erzeugt ein Magnetfeld, dessen Komponente in radialer Richtung
ausreicht, um den Lichtbogenfusspunkt auf dem Becherrand 9 am Übergang von einem Lichtbogenfinger
23 zum benachbarten 22 weiterzuführen.
[0024] Die Lichtbogenfinger, z. B. 22 bis 23, müssen nicht notwendigerweise einen ausschliesslich
tangential geführten becherrandbildenden Fingerabschnitt c bzw. c' aufweisen. Schleifenbildung
und ein ausreichend hohes Radialfeld werden auch dann noch erreicht, wenn die Lichtbogenfinger
und die Achse 12 zueinander windschief angeordnet sind (Ausführungsform der Elektrode
4 gemäss Fig.6) oder wenn nur der becherrandferne Abschnitt b, b' und die Achse 2
windschief zueinander angeordnet sind, der becherrandbildende Abschnitt c, c' jedoch
tangential (Ausführungsform der Elektrode 4 gemäss Fig.7) oder gekrümmt geführt ist
(Ausführungsform der Elektrode 4 gemäss Fig.7 mit gestrichelt gezeichnetem becherrandbildendem
Abschnitt c' des Lichtbogenfingers 23'). Wichtig ist jedoch, dass becherrandbildender
c und becherrandferner Abschnitt b' aufeinanderfolgender Lichtbogenfinger 22, 23 übereinander
mit axialem Abstand in der Becherwand 11 gehalten sind.
[0025] Bei den in den Figuren 6 und 7 dargestellten Ausführungsformen der Elektrode 4 setzen
die Lichtbogenfinger mit dem schief zur Achse 2 geführten Abschnitt b, b' am Becherboden
11 an. Der bei den Ausführungsformen gemäss den Figuren 2 bis 5 vorhandene tangential
geführte Abschnitt a, a' kann daher grundsätzlich entfallen, da im allgemeinen die
Abschnitte b, c und b', c' aufeinanderfolgender Lichtbogenfinger 22, 23 bei Stromfluss
ein ausreichend hohes radiales Magnetfeld bereitstellen können.
[0026] Durch die beiden aus einem isolierenden Material, wie vorzugsweise einem Polymer
auf der Basis Silikon, Epoxy, Polycarbonat oder Polyamid, dem mit Vorteil Füllstoffe,
wie insbesondere flammhemmende Magerstoffe, zugesetzt sind, werden die Lichtbogenelektrode
4, 7 vor Berührung, beispielsweise durch Tiere oder durch herabfallendes Gut, geschützt.
Zugleich wird auch die Umgebung vor der Einwirkung von aufgeheiztem Material geschützt,
welches unter der Wirkung des Störlichtbogens gegebenenfalls vom Bauteil weggeschleudert
wird und ein nicht unerhebliches Brandrisiko darstellt. Derart geschützte Bauteile
können daher problemlos in Trockengebieten mit brandgefährdeter Vegetation, wie vertrocknetes
Gras oder Buschwerk, eingesetzt werden.
[0027] Bei den Ausführungsformen der Elektrode 4 gemäss den Figuren 8 und 9 sind in den
Becherboden 11 sechs Materialausnehmungen 16 eingeformt, welche jeweils in einen der
Luftspalte 13 münden. Diese Ausführungsformen der Elektrode können in einfacher Weise
durch Stanzen und Kaltverformen eines Blechs, gebildet werden, beispielsweise durch
Stanzen eines flachen, die Materialausnehmungen enthaltenden Vorläuferkörpers 25 der
Elektrode aus dem Blech und anschliessendes Verbiegen eines zwischen je zwei Materialausnehmungen
16 befindlichen Blechlappens unter Bildung von sechs Kontaktfingern und der dazwischen
angeordneten Luftspalte 13 (aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in den Figuren
8 und 9 nur vier Finger 21 bis 24 bezeichnet). Hierbei kann in fertigungstechnisch
besonders einfacher Weise ein nach Art eines Polygons ausgeführter Becherboden 11
erreicht werden, an dessen Ecken jeweils eine der Materialausnehmungen 16 angeordnet
ist (Ausführungsform nach Fig. 8 mit einem nach Art eines Polygons ausgebildeten Becherrand).
Es kann aber auch eine Ausführungsform der Elektrode 4 erreicht werden mit einer entsprechend
der Ausführungsform gemäss den Figuren 2 bis 5 kreisrunden Ausbildung des Becherrandes
9.
[0028] Die Becherwand 12 ist in allen dargestellten Ausführungsbeispielen überwiegend um
einen Winkel von 90° gegenüber dem Becherboden11 geneigt, kann aber auch, ohne die
zuvor beschriebenen vorteilhaften Wirkungen zu verlieren, einen davon abweichenden
Winkel von höchstens 150° und mindestens 30° einschliessen.
BEZUGSZEICHENLISTE
[0029]
- 1
- Isolator
- 2
- Achse
- 3, 6
- Stromanschlüsse
- 4, 7
- Lichtbogenelektroden
- 5,8
- Abdeckhauben
- 9, 10
- Becherränder
- 11
- Becherboden
- 12
- Becherwand
- 13
- Luftspalte
- 14
- Öffnung
- 15
- Lichtbogenfusspunkt
- 16
- Materialausnehmungen
- 21, 22, 23, 24
- Lichtbogenfinger
- 25
- Vorläuferkörper
- a, a', a", b, b', c, c', c"
- Abschnitte der Lichtbogenfinger
- I
- Speisestrom des Lichtbogens
1. Störlichtbogengeschütztes elektrisches Bauteil mit
- einem nach Art einer Säule ausgebildeten Isolator (1),
- einem am Isolatorkopf vorgesehenen und auf ein ersten elektrisches Potential führbaren
ersten Stromleitersystem, und mit
- einem am Isolatorfuss vorgesehenen und auf ein zweites elektrisches Potential führbaren
zweiten Stromleitersystem,
bei dem das erste und das zweite Stromleitersystem jeweils eine Lichtbogenelektrode
(4, 7) aufweisen zur Aufnahme eines bei einer Entladung zwischen erstem und zweitem
Stromleitersystem auftretenden Störlichtbogens, und bei dem mindestens eine der beiden
Lichtbogenelektroden (4, 7) nach Art eines Bechers ausgebildet ist und mindestens
zwei in die Becherwand (12) eingeformte und den Becherrand (9) bildende Lichtbogenfinger
(21, 22, 23, 24) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Lichtbogenfinger (21, 22, 23, 24) jeweils zwei in Umfangsrichtung der Becherwand
(12) aufeinanderfolgende Fingerabschnitte (b, c; b',c'; b", c") aufweisen, von denen
ein becherrandferner Abschnitt (b') eines ersten der Finger (23) und die Achse (2)
zueinander windschief angeordnet sind und ein becherrandbildender Abschnitt (c) eines
zweiten der Finger (22) mit Abstand in axialer Richtung zum becherrandfernen Abschnitt
(b') in der Becherwand (12) gehalten ist.
2. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der becherrandbildende Abschnitt (c, c', c") der Lichtbogenfinger (21, 22, 23, 24)
vorwiegend tangential geführt ist.
3. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtbogenfinger (22, 23) und die Achse (2) zueinander windschief angeordnet
sind.
4. Störlichtbogengeschütztes elektrisches Bauteil mit
- einem nach Art einer Säule ausgebildeten Isolator (1),
- einem am Isolatorkopf vorgesehenen und auf ein ersten elektrisches Potential führbaren
ersten Stromleitersystem, und mit
- einem am Isolatorfuss vorgesehenen und auf ein zweites elektrisches Potential führbaren
zweiten Stromleitersystem, bei dem das erste und das zweite Stromleitersystem jeweils
eine Lichtbogenelektrode (4, 7) aufweisen zur Aufnahme eines bei einer Entladung zwischen
erstem und zweitem Stromleitersystem auftretenden Störlichtbogens, und bei dem mindestens
eine der beiden Lichtbogenelektroden (4, 7) nach Art eines Bechers ausgebildet ist
und mindestens zwei in die Becherwand (12) eingeformte und den Becherrand (9) bildende
Lichtbogenfinger (21, 22, 23, 24) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Lichtbogenfinger (21, 22, 23, 24) jeweils zwei vorwiegend tangential geführte
Abschnitte (a, c; a', c'; a", c") aufweisen, von denen einer (a, a', a") am Becherboden
(11) angesetzt ist und der andere (c, c', c") den Becherrand (9) bildet,
dass jeder Lichtbogenfinger (21, 22, 23, 24) einen zumindest in axialer Richtung geführten
Mittelabschnitt (b, b', b") aufweist, der den becherbodenseitigen Abschnitt (a, a',
a") mit dem becherrandbildenden Abschnitt (c, c', c") verbindet, und
dass der becherrandbildende Abschnitt (c) eines ersten der Finger (22) mit Abstand in
axialer Richtung zum becherbodenseitigen Abschnitt (a') eines zweiten der Finger (23)
in der Becherwand (12) gehalten ist.
5. Bauteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelabschnitt (b, b', b") zusätzlich auch tangential geführt ist.
6. Bauteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelabschnitt (b, b', b") überwiegend axial und gegebenenfalls radial geführt
ist.
7. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in den Becherboden (11) mindestens zwei Materialausnehmungen (16) eingeformt sind,
welche jeweils in einen zwischen dem ersten (23) und dem zweiten (22) oder dem dritten
Kontaktfinger (24) vorgesehenen Luftspalt (13) münden.
8. Bauteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Becherrand (11) Kreis- oder Polygonform aufweist.
9. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Becherboden (11) nach Art eines Polygons ausgeführt ist, an dessen Ecken jeweils
eine der Materialausnehmungen (16) angeordnet ist.
10. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Becherwand (12) um einen Winkel zwischen 30° und 150° gegenüber dem Becherboden
(11) geneigt angeordnet ist.
11. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die am Isolatorkopf vorgesehene Lichtbogenelektrode (4) von einem das erste elektrische
Potential zuführenden Stromanschluss (3) gebildet ist.
12. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die am Isolatorkopf angeordnete Lichtbogenelektrode (4) einen anderen Drehsinn aufweist
als die am Isolatorfuss angeordnete Lichtbogenelektrode (7).
13. Lichtbogenelektrode (4, 7) für ein störlichtbogengeschütztes elektrisches Bauteil
nach einem der Ansprüche 1 bis 12.