DE1090298B - Wechselstrom-Selbstschalter - Google Patents

Description

An Intstallations-Selbstschalter für die Abschaltung von Wechselstrom-Kurzschlüssen werden vor allem zwei Hauptforderungen gestellt, und zwar sollen diese kleinste Abmessungen und eine hohe Kurzschluß-Abschaltleistung aufweisen. Diesen Forderungen kann in weitgehender Weise dadurch Rechnung getragen werden, daß der Ausschaltverzug kleine Werte, die etwa unter 2 msec liegen, erhält und eine hohe Lichtbogenspannung erzeugt wird, deren Wert etwa die Größe der Netzspannungsamplitude besitzt. vo

Es sind Wechselstram-Selbstschalter bekannt, bei denen zwei Lichtbogenkammern im wesentlichen, die gesamte Sdialterhohe und Schaltertiefe einnehmen und zwischen denen der Auslöser und das Schaltwerk angeordnet sind. Diese Schalter erfüllen jedoch die neuzeitlich gestellten Anordnungen einer außerordentlich hohen Kurzschluß-Abschaltleistung und eines geringen Raumbedarfes nicht.

Die Erfindung bezieht sich nun auf einen Wechselstrom-Selbstschalter dieser Art, der erstmalig den gestellten Anforderungen in weitgehender Weise gerecht wird und von den vorstehend erwähnten- neuen Erkenntnissen hinsichtlich eines kleinen Ausschaltverzuges und einer großen Lichtbogenspannung· Gebrauch macht.

Gemäß der Erfindung wird die mechanische und elektrische Beanspruchung eines· solchen Wechselstrom-Selbstschalters dadurch weitgehend herabgesetzt bzw. bei geringem Raumbedarf die Schaltleistung dadurch wesentlich erhöht, daß die im unteren Teil nahezu die Breite der Festkontakta besitzenden, oberhalb des Kontaktbereiches noch weiter verengten Lichtbogenkammern im Kontaktbereich aus gasabgebendem die Eigenblasung unterstützendem Material, dagegen im verengten Teil aus nicht gasabgebendem Material bestehen, an ihren offenen, frei in den Schalterraum ragenden, durch Isolierwände voneinander getrennten Enden Metallbleche aufweisen und in bezug auf ihre Breiten- und Stirnflächenabmessungen so gehalten sind, daß eine hohe, wenigstens der maximalen Netzspannungsamplitude entsprechende Bogenspannung in jeder Kammer erreicht wird und daß ferner in dem unteren von den beiden Kammern begrenzten Raum der magnetische Auslöser mit einem an sich bekannten, auf die bewegliche Kontaktbrücke einwirkenden Schlaganker angeordnet ist.

Es ist wohl an sich bekannt, dieLichtbogenkammerii von Schaltern mit die Blasung unterstützenden Mitteln, wie mit gasabgebendem Material oder auch mit durch Isolierwände getrennten Metallblechen zu versehen. Es ist auch weiterhin bekannt, die magnetischen Auslöser von Selbstschaltern mit einem Schlaganker auszurüsten. Die Erfindung des neuen Selbstschalters liegt jedoch nicht in der Verwendung dieser Mittel an

Anmelder:

Stotz-Kontakt G.m.b.H.,
Heidelberg, Eppelheimer Str. 82

Dipl.-Ing. Horst Drubig und Josef Ernst,

Heidelb erg-Pf äff engrund,
sind als Erfinder genannt worden

sich, sondern vielmehr in deren besonderer Ausbildung, Anordnung und Zusammenwirken, wodurch erst ein Selbstschalter geschaffen wird, der gegenüber den bisher bekannten InstallationiS-Selbstschaltern eine wesentlich höhere Kurzschlußleistung bei geringem Raumbedarf besitzt.

In den Fig. 1 bis 9 sind Ausführungsbeispiele der Erfmdung dargestellt, an Hand deren nachstehend die weiteren Merkmale erläutert werden.

Bei dem in den Fig. 1 bis 9 dargestellten, eine Zweifachunterbrechung des Strompfades bewirkenden Selbstschalter befinden sich in je einer an den Außenseiten des Schalters vorgesehenen Lichtbogenkammern 1, 2 die beiden Unterbrechungsstellen, (Fig. 1 und 2). Die flächenhaften Ausdehnungen dieser Lichtbogenkammern 1, 2 umfassen außer einem niedrig gehaltenen Sockel 3 das gesamte übrige Schalterprofil (Fig. 2). In jeder Kammer befinden sich je ein Festkontakt 4 bzw. 5, die mit einer beweglichen Kontaktbrücke 6 zusammenarbeiten.

Die Kontaktbrücke 6 kann gemäß Fig. 4 aus einem Stück hergestellt sein oder gemäß Fig. 5 aus zwei durch die flexible Leitung 7 miteinander leitend verbundenen Schenkeln 8, 9 bestehen.. Zweckmäßigerweise sind hierbei bei 25 A die Festkontakte 4 und 5 etwa 4 mm breit, während die beweglichen Kontakte K), 11., um eine genügend sichere Bewegungsfreiheit zu erhalten,, etwas schmaler gehalten sind. Die Breite der Kammern 1, 2 wird ferner im Kontaktbereich der Festkontaktbreite angepaßt, wobei oberhalb des Kontaktbereiches vorteilhafterweise die Lichtbogenkammern 1, 2 in ihrer Breite auf etwa 3 mm weiterhin verringert sind und aus praktisch nicht gasabgebendem Material bestehen. Es hat sich gezeigt, daß durch die großen Flächenabmessungen der Lichtbogenkammern 1, 2 und durch deren geringe Breite eine sehr hohe Bogenspannung je Kammer erreicht wird, so daß

009 610/295

insgesamt die beiden Kammern. Werte der Bogenspannung erhalten können, die die maximale Netzspannungsamplitude erreichen oder gar überschreiten.

Die Lichtbogenkammern 1, 2, die aus praktisch nicht gasabgebendem Material bestehen, können in der Umgebung der Kontaktberührungsstellen aus gasabgebendem Material 12 und 13 ausgebildet werden. Hierdurch wird die durch die Anordnung der beweglichen Kontakte 10, 11 zu den Festkontakten 4, 5 entstehende Eigenblasung in Richtung zur Kammeröffnuug 14 durch die beim unmittelbaren öffnen der Kontakte entstehende Gasmenge unterstützt.

Die Lichtbogenkammeröffnungen 14 können ohne Abdeckung frei in den Schalterraum ragen, wo Trennwände 15 die aus den Lichtbogenkammern austretenden Lichtbogen voneinander trennen. Es hat sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, die Lichtbogenkammern durch Metallbleche 16, vorteilhafterweise Eisenbleche, da diese noch gewisse Blaswirkung besitzen, abzuschließen, wobei die Bleche senkrecht zur Bewegungsrichtung des Lichtbogens angeordnet sind. Die Bleche befinden sich in möglichst großem Abstand von der eigentlichen Kontaktberührungsstelle. Der Abstand zwischen den Blechen soll größer sein als ihre Stärke, wobei Verhältnisse von 1 : 3 bis 1 : 4 günstig sind und Blechstärken von 1 mm vorgesehen werden. Mit Hilfe dieser Bleche erreicht man, daß ein Austritt von stromführenden Teilen der Lichtbogenbahn aus den Kammern verhindert wird. Beim Auf treffen des Lichtbogens auf die Bleche werden nun zusätzlich Kathodenfälle auftreten, wobei die Bogenspannung je nach Anzahl der Bleche schlagartig erhöht wird. Hierdurch wird die Durchbruchspannung eines neuen Bogens entweder zwischen der engsten Stelle der Kontakte oder den Lichtbogenfußpunkten oder zwei anderen Punkten der Lichtbogenbahn im allgemeinen überschritten, so daß sich ein neuer Bogen kleinerer Lichtbogenspannung ausbilden kann und der erste, an den Blechen befindliche, erlischt.

Der Austritt des Lichtbogens aus der Kammer kann auch durch Keramikstücke erreicht werden, nur darf hierbei der Zwischenraum nicht wesentlich breiter sein als die Stärke. Um eine weitere zusätzliche Blaswirkung zu erhalten, kann man vorteilhafterweise, wie in Fig. 6 dargestellt, an den Lichtbogenkammern 1 und 2 je einen Eisenmantel 17 anbringen.

Bei dem Schalter gemäß der Erfindung ist zwischen den beiden Lichtbogenkammern im Bereich der Kontakte der magnetische Auslöser 18 (Fig. 1, 3, 8 und 9) angeordnet, der so ausgebildet ist, daß bei Überschreiten seines Ansprechstromes der Anker 19 zunächst die Entklinkung des Schaltwerkes vornimmt, indem der an der Ankerstange 20 befestigte Schlagteller 21 gegen die Klinke 22 schlägt und dann unmittelbar anschließend oder nach weiterer Zurücklegung eines gewissen Weges auf das Mittelstück der Achse 23 der Kontaktbrücke 6 (Fig. 1, 2, 3 und 4) bzw. auf die beiden Stege 24 der beweglichen Kontakthälften. 8, 9 (Fig. 5) aufschlägt und hierbei die beweglichen Kontakte um mehr als 1,5 mm öffnet.

Es ist ferner erforderlich und aus Konstruktionsgründen sogar erwünscht, daß der Magnet die Kontakte nicht auf ihren vollen Öffnungsweg bringt, sondern daß diese Maßnahme durch das Schaltwerk, welches vorher entklinkt wurde, vorgenommen wird. Die Beeinflussung der beweglichen Kontakte ΙΟ, 11 durch den Magnetanker 19 erfolgt hierbei zweckmäßigerweise so, daß nicht punktförmig der Schlag erfolgt, sondern an mindestens zwei Punkten 24 (Fig. 5) bzw. 25 und 26 (Fig. 1), deren gegenseitige Entfernung groß genug ist, um eine einseitige öffnung der Kontaktbrücke 6 zu verhindern. Die räumliche Anordnung des Magneten 18 zu den beiden Lichtbogenkammern 1, 2 in der Nachbarschaft der Kontakte erfolgt ferner so, daß zwar keine unmittelbare Blasung des Lichtbogens erfolgt, daß aber in der Umgebung der Kontaktberührungsstelle das Streufeld des Magneten die eigentliche Blasung des Lichtbogens unterstützt.

Ein weiteres Merkmal ist in den Fig. 8 und 9 dargestellt. Wegen der einem gedrängten Aufbau angepaßten Breitenabmessungen ist es unter Umständen zweckmäßig, den Auslöser 18 so anzuordnen, daß er z. B. von der Rückseite des Sockels 3 her eingebaut wird, damit er verhältnismäßig tief im Schalter liegt, und daß der tote Raum der Lichtbogenkammer, der unterhalb der Lichtbogenhörner 28 der Festkontakte 4, 5 liegt, von dem Magnetvolumen in Anspruch genommen wird.

Mit dem beschriebenen Selbstschalter können Kurzschlußströme von 2000A und mehr ohne Schwierigkeit sicher abgeschaltet werden, auch wenn in der Umgebung der eigentlichen Kontaktstellen Materialien verwendet werden, die auf Silberbasis aufgebaut sind oder sogar aus Feinsilber bestehen. Um derartige Kontakte herzustellen, werden sie zweckmäßigerweise aus gezogenem Profil aus Silber oder Silberlegierung gefertigt.

Eine andere vorteilhafte Ausführungsform der Kontakte, bei der alle Vorteile des Silberkontaktes beibehalten bleiben, bei denen aber der bereits niedrige Kontaktabbrand weiter herabgesetzt werden kann, ist in Fig. 7 dargestellt. Hierbei befindet sich an der Kontaktstelle in einem Kupferkontakt ein Silbereinschlußteil, der bei jedem Abschaltvorgang, auch bei kleiner Stromstärke, dafür sorgt, daß die benachbarten abbrandfesten Kupferteile einen geringfügigen Silberniederschlag erhalten. Ein derartiges Kontaktstück 29 wird aus gezogenem Profil gestanzt, wobei die Zugrichtung des Profils senkrecht zu der Kontaktbrücke liegt.

Der Schalterraum zwischen den Lichtbogenkammern und über dem magnetischen Auslöser wird durch das Schaltwerk eingenommen. Vor dem Schaltwerk und zwischen den beiden Lichtbogenkammern 1, 2 befindet sich der die gesamte Schalterhöhe einnehmende Bimetallauslöser 30 (Fig. 3).

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Wechselstrom-Selbstschalter mit zwei im wesentlichen die gesamte Schalterhöhe und Schaltertiefe einnehmenden Lichtbogenkammern, zwischen denen der Auslöser und das Schaltwerk angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die im unteren Teil nahezu die Breite der Festkontakte (4) besitzenden, oberhalb des Kontaktbereiches noch weiter verengten Lichtbogenkammern (I, 2) im Kontaktbereich aus gasabgebendem, die Eigenblasung unterstützendem Material, dagegen im verengten Teil aus nicht gasabgebendem Material bestehen, an ihren offenen, frei in den Schalterraum ragenden, durch Isolierwände (15) voneinander getrennten Enden Metallbleche (16 bzw. 17) aufweisen und in bezug auf ihre Breiten- und Stirnfiächenabmessungen so gehalten sind, daß eine hohe, wenigstens der maximalen Netzspannungsamplitude entsprechende Bogenspannung in jeder Kammer (1, 2) erreicht wird und daß ferner in dem unteren von den beiden Kammern (1., 2) begrenzten Raum der magnetische Auslöser (18) mit

einem an sich bekannten, auf die bewegliche Kontaktbrücke (6) einwirkenden Schlaganker (19, 20, 21) angeordnet ist.

2. Selbstschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der auf der Unterseite des Sokkels (3) eingebaute magnetische Auslöser (18 bis 21) im Durchmesser größer ist als der Zwischenraum zwischen den Lichtbogenkammern (1, 2) und daß hierbei der unterhalb der Lichtbogenhörner der Festkontakte (4) vorhandene Raum von der Auslösespule (18) eingenommen wird.

3. Selbstschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlaganker (21) auf die bewegliche Kontaktbrücke (6) in mindestens zwei in einer Ebene liegenden, voneinander entfernten Punkten aufschlägt, deren Abstand mindestens ein Viertel des Abstandes der beweglichen Kontakte ist.

4. Selbstschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagstellen auf der bewegliehen Kontaktbrücke (6) in direkter Verlängerung der Schlagankerachse (20) liegen.

5. Selbstschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagstellen zwischen der Lagerachse (23) der Kontaktbrücke (6) und der Kontaktberührung liegen.

6. Selbstschalter nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Kontaktbrücke (6) aus zwei Kontaktstücken (8, 9), die durch zwei Achsen verbunden sind, besteht, wobei die eine Achse als Drehachse dient und die andere den Schlag des Schlagankers (21) aufnimmt und die den Schlag auf nehmende Achse gegen das Schalterinnere isoliert ist.

7. Selbstschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Kontakt (6) schmaler ist als der Festkontakt (4).

8. Selbstschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unter Zugrundelegung einer Mindestschaltleistung von mehr als 2000 A die Kontakte mindestens an der Berührungsstelle aus Silber oder einer Legierung auf Silberbasis ausgeführt sind.

9. Selbstschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte in der Nähe des Berührungspunktes zumindest zum Teil aus Silber bestehen oder Einlagen auf silberhaltiger Basis haben.

10. Selbstschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktbrücke (6) im Sockel (3) gelagert ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 964 619, 744 559,
750, 650 054, 623 327;

schweizerische Patentschrift Nr. 295 588;
AEG-HiIf sbuch, 6. Auflage, S. 358, 359;
AEG-Liste SgN Nr. 114, Juni 1950.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

©I 009 610/295 9.60