DE3541746A1 - Elektrischer unterbrecher mit schutzwand - Google Patents
Elektrischer unterbrecher mit schutzwandInfo
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Description
::ο
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Unterbrecher, der in einem Gehäuse eine isolierende Schutzwand enthält,
die schnell zwischen den beiden Kontakten bewegt wird, um den bei ihrer Öffnung auftretenden Lichtbogen durch
Abscheren an einer benachbarten isolierenden Wand aufzulösen.
Derartige Unterbrecher, die eine äußerst schnelle Unterbrechung der Ströme bewirken, können auf zweckmäßige Weise
entweder in Geräten oder Gerätegruppen, die insbesondere für den Schutz der Leitungen gegen Kurzschlußströme bestimmt
sind, oder in Unterbrechungsvorrichtungen benutzt werden, mit denen hohe Betriebsströme unterbrochen werden
sollen.
Es sind bereits Unterbrecher mit Schutzwand der oben genannten Art bekannt, bei denen die Schutzwand durch elektromagnetische
Einrichtungen, die in Reihe geschaltet sind, oder durch elastische Einrichtungen angetrieben wird.
In allen Fällen ist es nicht einfach, eine Synchronizität und/oder eine Beziehung zwischen der Bewegungsgeschwindigkeit
der Schutzwand und dem Anwachsen oder der Höhe des zu unterbrechenden Stroms herzustellen. Ziel der Erfindung
ist es, Einrichtungen zu schaffen, die einem Unterbrecher mit Schutzwand die Eigenschaft verleihen, die Ströme so
zu unterbrechen, daß diese Unterbrechungsgeschwindigkeit umso höher ist, je größer diese Ströme sind, und zwar
durch Ausnutzung der Energie des bei der Unterbrechung auftretenden Lichtbogens.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die beiden
Kontakte des Unterbrechers von einem feststehenden isolierenden Tragteil getragen werden, auf dem der Mantel einer
beweglichen, isolierenden Hülse gleitet, deren Innenvolumen,
das sich zwischen einem Boden der Hülse, der als Antriebsklappe dient, wenn er dem Druck der Gase ausgesetzt ist,
und dem Tragteil befindet, die beiden Kontakte enthält, wobei die Schutzwand zumindest zum Zeitpunkt der Abscherung
des Lichtbogens durch die Bewegung der Hülse bewegt wird.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf verschiedene Ausführungsformen
des Unterbrechers, die insbesondere die Erleichterung des Einbaus des Unterbrechers in Gehäuse mit
zylindrischer Form gestatten, wie sie bei Schmelzsicherungen oder bei kleinen Installationssicherungsautomaten benutzt
werden.
Weitere Einzelheiten der Erfindung und von abgewandelten Ausführungsformen ergeben sich aus der folgenden Beschreibung,
bei der auf die beiliegende Zeichnung Bezug genommen wird. Es zeigen:
Fig. 1 und 2 einen axialen Schnitt in der Ebene RR1 und
einen Querschnitt in der Ebene QQ' durch eine
Ausführungsform, bei der die Hülse die Schutzwand
schiebt und der Unterbrecher als Strombegrenzer dient,
Fig. 3 und 4 eine schematische Darstellung einer möglichen Anwendung des Unterbrechers auf einen Sicherungsautomat
,
Fig. 5 einen vereinfachten Schnitt durch einen Unterbrecher mit der in Fig. 1 gezeigten Ausbildung,
der jedoch einen feststehenden und einen beweglichen Kontakt besitzt,
Fig. 6 einen vereinfachten Schnitt durch eine Kontaktvorrichtung für einen erfindungsgemäßen Unterbrecher,
bei der die Schutzwand ein Kontaktplättchen besitzt, das zwischen zwei beweglichen Kontakten angeordnet
ist und
Fig. 7 und 8 axiale Schnitte durch zwei erfindungsgemäße Unterbrecher, bei denen die Schutzwand durch die
Hülse gezogen wird.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform besitzt der Unterbrecher
zwei Kontakte 1 und 2, die in diesem Fall beide beweglich sind. Diese Kontakte werden beispielsweise von
zwei symmetrischen und parallelen Hebeln 3 und 4 getragen, die bei 5 und 6 in einer Kammer 8 eines feststehenden, isolierenden
Tragteils 7 drehbar gelagert sind und der Einwirkung von schematisch dargestellten Federn 9 und 10 unterliegen,
durch die der Kontaktdruck hergestellt wird.
Die Einrichtungen zur öffnung dieser Kontakte können je nach
dem für diese öffnung gewünschten Zweck verschiedener Natur sein. Wenn der Unterbrecher die Aufgabe einer Vorrichtung zum
Schutz gegen hohe Überströme in seinem Schaltkreis hat, können diese Hebel durch eine Ubertragungsstange betätigt werden,
die mit einem Anker oder einem magnetisierbaren Kern verbunden ist, der seinerseits durch eine mit den Kontakten
in Reihe geschaltete Spule angezogen wird. Wenn die zu unterbrechenden Stromstärken die Grenzwerte erreichen, die bei
glatten Kurzschlüssen auftreten, können diese Hebel durch die elektrodynamischen Kräfte betätigt werden, die in diesen
Hebeln einerseits durch den Schleifeneffekt und andererseits durch die bekannte Verwendung von U-förmigen magnetisierbaren
Anziehungsteilen entwickelt werden.
Ein isolierendes Tragteil 7 besitzt eine Basis 15, die beispielsweise
mit einem Gehäuse 16 der Vorrichtung fest ver-
bunden ist, und einen sich in Querrichtung erstreckenden
Boden 17, der durch Wände 18 und 19 gehalten wird. Ein
erster, die Basis durchquerender Schlitz 20 ist mit einem zweiten Schlitz 21 des Bodens in einer Ebene PP1 in Flucht,
die im wesentlichen eine Symmetrieebene ist. Die Außenfläche 33 des isolierenden Teils ist beispielsweise zylindrisch
(vgl. Fig. 1) und nimmt mit einem Funktionsspiel, das ein Gleiten gestattet, eine vorzugsweise zylindrische isolierende
Hülse 22 auf, deren Boden 23 in Ruhestellung in Nähe des Bodens 17 angeordnet ist und deren Mantel 24 in Nähe
seines Endes 24a einen sich in Querrichtung erstreckenden Stift 25 trägt, der sich in einer zur Ebene RR1 parallelen
länglichen Aussparung 26 des isolierenden Teils bewegen kann. Diese Aussparung erstreckt sich bis zu dem ersten Schlitz 20,
in dem sich eine dünne isolierende Schutzwand 27 befindet und gleitet, die über ein außerhalb der Kammer 8 liegendes Ende
28 mit dem Stift 25 gekoppelt ist, der seinerseits mit dem Mantel 24 verbunden ist. Ein zweites, entgegengesetztes
Ende 29 dieser Schutzwand befindet sich in der dargestellten
Ruhestellung des Unterbrechers in Nähe seiner Kontakte.
Man stellt fest, daß die Schutzwand sich bei dieser Vorrichtung
gleichzeitig mit der Hülse bewegt und daß das Ende 29 bei einer bestimmten Stellung der Hülse zwischen die Kontakte
tritt, wenn diese geöffnet sind, und anschließend ohne wesentliches Spiel in den Schlitz 21 eintritt, indem
es die Kammer 8 in zwei Kammerhälften 8a und 8b teilt, die nun voneinander isoliert sind, da die Längsränder 30,31 der Schutzwand
27 mit dem isolierenden Teil 7 ineinandergreifen (vgl. Fig. 2). Die Kontakte sind in dem inneren Volumen 40a der
Hülse■angeordnet.
In dieser besonderen Stellung der Hülse und der Schutzwand oder während der Bewegung in diese Stellung verlassen erste
Luftlöcher 32 und 37 des Mantels die zylindrische Fläche des isolierenden Teils, vor der sie sich befanden, während
zweite Luftlöcher 34 und 35 des Mantels vor öffnungen 36a und 36b gelangen, die in die Kammer 8a bzw. 8b ausmünden.
Bei dieser Ausführungsform wird die Amplitude der Abstoßungskräfte,
die durch elektrodynamische Wirkung die Kontakthebel bei dem Durchgang eines übermäßigen Stroms, der beispielsweise
über die mit der Leitung verbundenen Leiter 38a und 38b zufließt, voneinander trennen, durch ü-förmige magnetisierbare
Elemente 3.9a und 39b verbessert, die die Hebel umgeben. Zwischen dem Gehäuse und der Hülse sind Dämpfungseinrichtungen,
die ein Abprallen der Hülse am Hubende verhindern sollen, sowie Rückstellorgane vorgesehen, die die Hülse in der dem
Pfeil F entgegengesetzten Richtung in die dargestellte Stellung zurückbringen.
Der Unterbrecher arbeitet hierbei bei Auftreten eines Überstroms in dem Schaltkreis, denn dieser bewirkt zunächst die
Trennung der Kontakte. Sobald diese Trennung stattfindet, erzeugt der zwischen den Kontakten auftretende Lichtbogen
in der Kammer 8 einen Druck, der über den zweiten Schlitz 21 auf den Raum 40 zwischen den Böden 17 und 23 übertragen wird
und die Hülse in Richtung des Pfeils F wegdrückt. Diese äußerst schnelle Bewegung bewirkt, daß der Rand 41 der Schutzwand den
Lichtbogen an der Wand 17 abschert und stellt gleichzeitig eine vollständige elektrische Isolierung zwischen den Kammerhälften
8a und 8b her.
Die bei Auftreten des Lichtbogens freigewordenen Gase treten nun über die Luftlöcher aus, so daß der Raum und die Kammerhälften
wieder auf atmosphärischen Druck gebracht werden.
Nach einer solchen öffnung können die Kontakte entweder in
die Ruhestellung zurückkehren und sich an den einander entgegengesetzten Flächen der Schutzwand abstützen oder in geöffneter
Stellung durch nichtdargestellte Riegel oder durch Einrichtungen gehalten werden, die durch einen Mechanismus
betätigt werden, der mit einem Anker oder einem magnetisierbaren Kern verbunden ist, der einer in Reihe geschalteten
Spule 42 zugeordnet ist.
Bei dem oben beschriebenen Unterbrecher öffnen sich die
beiden Kontakte, die in einem von der Hülse abgegrenzten Volumen angeordnet sind, bevor die Bewegung der Schutzwand
stattfindet.
Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Schutzwand 44 oder die Hülse 45, wenn diese mit ihr ohne
Spiel verbunden ist, entweder durch einen elastischen Mechanismus 46', der zuvor gespannt wurde und durch einen Kern
oder Anker einer Magnetspule 43' freigegeben wird, oder
direkt durch Einrichtungen 43" und 46" schnell bewegt. In diesem Fall ist das Ende 47 der Schutzwand abgeschrägt, um
die beiden Kontakte 48 und 49 trennen zu können, und der Lichtbogen, der dabei auftritt, bewirkt nun wie im vorhergehenden
Fall eine Bewegung der Hülse, wobei ihre Wirkung zu der Wirkung des Mechanismus oder des Kerns hinzukommt,
jedoch erst nach der Trennung der Kontakte.
Ebenso wie in dem Beispiel von Fig. 1, bei dem die öffnung
der Kontakte vor der Bewegung der Schutzwand stattfindet, kann man die Schutzwand 44 und die Hülse 45 mit einem gewissen
axialen Spiel XX1 miteinander verbinden, so daß die Schutzwand, wenn sie durch die Einrichtungen 46 bewegt wird,
zunächst eine Anfangsöffnung der Kontakte bewirkt, wobei die schnelle Bewegung für die Abscherung des Lichtbogens anschließend
durch den Antrieb der Schutzwand durch die Hülse verursacht wird.
In Fig. 4 sind die Hülse 110 und die Schutzwand 111 axial miteinander verbunden und die beweglichen Kontakthebel 112
und 113 werden vor diesen bewegt, und zwar entweder gleichzeitig durch einen Energiespeichermechanismus 115, der wie
bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel durch die Wirkung
einer Spule 114 ausgelöst wird, oder gleichzeitig durch mecha nische übertragungseinrichtungen 117, die mit dieser Spule
verbunden sind. Es ist auch möglich, eine Kombination die- . ser Einrichtungen vorzusehen.
'!/Xr-I J.'CO 35417A6
Bei den beschriebenen Ausführungsformen sind beide Kontakte
beweglich. Vergleichbare Anordnungen können auch benutzt werden, wenn einer der Kontakte, beispielsweise der Kontakt
50 in Fig. 5, feststehend ist. In diesem Fall befindet sich
dieser nicht in dem Weg der Schutzwand 51.
Schließlich besteht die Möglichkeit, daß die beiden beweglichen Kontakte 53 und 52, die wie im vorhergehenden Fall
benutzt werden, in der Ruhestellung an einem gemeinsamen Zwischenkontakt 55 (vgl. Fig. 6) abstützen, der von der
Schutzwand 54 getragen wird und vollständig in einen Schlitz 57 eintritt, um eine Abscherung des Lichtbogens vorzugsweise
an einer Schulter 56 der Schutzwand durchzuführen.
Ein solcher Zwischenkontakt hat den Vorteil, daß zwei Lichtbogenspannungen
in Reihe gebracht werden.
Bei den beschriebenen Anordnungen wird auf die Schutzwand von der rechten Seite der Figuren aus ein Schub ausgeübt.
Bei der in Fig. 7 gezeigten Anordnung wird auf die Schutzwand 85 von links ein Zug ausgeübt, da das Ende 46 dieser
Schutzwand mit dem Boden 87 der Hülse 88 fest verbunden ist. Das Tragteil 89 der Kontakte 90 und 91 besitzt hierbei ebenfalls
einen Boden 92, dieser weist jedoch zwei öffnungen 93 und 94 auf, die einerseits die Übertragung des in jeder der
Kammern 95a und 95b herrschenden Drucks in die zwischen diesem ersten Boden und dem Boden 87 der Hülse 88 befindlichen
Räume 96a und 96b, um die Bewegung der Hülse zu bewirken, und andererseits die Abfuhr der in diesen Kammern enthaltenen
Gase durch die öffnungen 97 und 98 der Hülse gestatten. Für die Abscherung des Lichtbogens besitzt die Schutzwand
eine öffnung 100, durch die der oder die beweglichen Kontakte hindurchtreten, und tritt mit einem Funktionsspiel
in einen Spalt 101 des Bodens 92 mit demselben Durchmesser ein. Dank des Eingreifens der seitlichen Ränder in Führungsnuten ähnlich wie in Fig. 2 stellt die Schutzwand eine wirksame
elektrische Isolierung zwischen den Kammern 95a, 95b, 96a, 96b her, wenn die öffnung 100 in dem Schlitz 101 blockiert ist.
Bei einer Abwandlung der beschriebenen Vorrichtung, die in
Fig. 8 gezeigt ist, wird eine ähnliche Verbindung zwischen Schutzwand und Hülse wie im vorhergehenden Fall benutzt.
Das Tragteil 62, das hierbei zwei Kontakthebel 63 und 64
trägt, weist keinen Boden auf, sondern besitzt in der Ebene PP1 eine zentrale Rippe 65, die eine Öffnung 66 aufweist, in
die die beiden Kontakte 67 und 68 eintreten. Eine Hülse 69 mit einem Boden 70 besitzt ferner einen zylindrischen Mantel
71, der auf der Fläche 62s des isolierenden Teils gleitet. Diese Hülse, die mindestens eine zur Längsebene PP1 parallele,
flache Schutzwand 72 besitzt, die auf der Rippe 65 aufliegt und eine öffnung 65g besitzt, kann auch eine zweite Schutzwand
73 aufweisen. Diese Schutzwand oder diese Schutzwände erstrecken sich seitlich bis zu dem Mantel, in dem sie zwei
Kammerhälften 74a und 74b abgrenzen, die nur in der Ruhestellung
der Hülse (Fig. 8) miteinander in Verbindung sind. Wie im vorhergehenden Fall stellen Luftlöcher 75a und 75b ein
in einer bestimmten Arbeitsstellung der Hülse eine Verbindung mit der Atmosphäre her. Zwischen dem Ende 7 8 der Rippe
und dem Boden der Hülse kann eine öffnung 77 vorgesehen sein,
die das Eintreten der Luft in den Raum 80 erleichtert oder
steuert, wenn die Hülse durch die Gase in Richtung des Pfeils F bewegt wird.
Alle obengenannten Anordnungen für die Betätigung der Kontakte bzw. für die Verwendung eines Zwischenkontakts sind
auch hier anwendbar, wobei dieser in der öffnung 66 angeordnet sein muß.
Obwohl Einrichtungen zur Begrenzung der Stellung oder zur Dämpfung der Bewegung der Schutzwände und Hülsen noch Rückstelleinrichtungen,
die sie nach Betrieb in eine Ruhestellung zurückbringen, ausdrücklich beschrieben wurden, können
solche bei allen Abwandlungen vorgesehen sein.
Bei allen Abwandlungen und Ausführungsformen des erfindungsgemäßen
Unterbrechers dient der Boden der Hülse, die gegebenenfalls kalibrierte, mit der Atmosphäre verbundene
oder nichtverbundene öffnungen zur Verringerung des Drucks aufweisen kann, als Antriebsklappe für die
Einheit Hülse-Schutzwand, die mit ihr mit oder ohne axiales Spiel verbunden ist. Der Querschnitt dieser Hülse, der
aus Gründen der technischen Einfachheit kreisförmig dargestellt ist, kann auch einen anderen Umriß besitzen, sofern
diese Hülse sowie das Tragteil der Kontakte durch Gießen von geeigneten Kunststoffen hergestellt werden können.
Obwohl die Kontaktdruckfedern und biegsame Leiter zur Strom zufuhr zu den Kontakthebeln nicht durchgängig dargestellt
sind, sind diese an sich bekannten Elemente in dem Unterbrecher angeordnet oder mit diesem verbunden; dasselbe gilt
für Einrichtungen zur Verringerung äußerer Erscheinungen (Geräusche, Rauch), die durch die Lichtbogen verursacht
werden.
Wenn der Unterbrecher für eine Unterbrechungsvorrichtung verwendet wird, die ständig von Betriebsströmen mit einer
relativ hohen Nennstromstärke durchflossen werden, werden natürlich mechanische, manuelle oder elektromagnetische
Einrichtungen vorgesehen, die die ihrer Funktion entsprechenden öffnungen und Schließungen des Stromkreises durchführen.
In diesem Fall werden diese verschiedenen Steuereinrichtungen mit Rückstellexnrichtungen verbunden, die
die Hülse in ihre Ruhestellung zurückbringen können.
Leerseite -
Claims (12)
1. Elektrische Unterbrechervorrichtung, die in einem Gehäuse
eine isolierende Schutzwand enthält, die schnell zwischen den beiden Kontakten zur Auflösung des bei ihrer öffnung
auftretenden Lichtbogens durch Abscheren an einer benachbarten isolierenden Wand bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kontakte (1,2)
des Unterbrechers von einem feststehenden, isolierenden Tragteil (7) getragen sind, auf dem der Mantel (24)" einer
beweglichen, isolierenden Hülse (22) gleitet, deren Innenvolumen (40a), das sich zwischen einem Boden (23) der Hülse,
der ihr als Antriebsklappe dient, wenn er dem Druck der Gase ausgesetzt ist, und diesem Tragteil (7) befindet,
die beiden Kontakte enthält, wobei die Schutzwand (27) durch
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die Bewegung der Hülse zumindest zu dem Zeitpunkt bewegt wird, an dem die Abscherung des Lichtbogens stattfindet.
2. Unterbrechervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Schutzwand (27,85)
eine Wand (15) des Kontaktträgers (22,89) durchquert und
in einen Schlitz (21,101) einer zweiten Wand (17,92) eintritt,
wobei zwischen diesen beiden Wänden eine Kammer (8, 95a, 95b) vorgesehen ist.
3. Unterbrechervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Kammer (8) mit der
Atmosphäre durch Öffnungen (36a, 36b, 34) eines Mantels
(24) der Hülse (22) verbunden ist, die in einer besonderen Stellung der Hülse (22) auf gleicher Höhe sind.
4. Unterbrechervorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Schutzwand (27)
axial mit der Hülse (22) durch Einrichtungen (25) verbunden ist, die auf der Seite des Endes (24a) des Mantels
(24) der Hülse angeordnet sind.
5. Unterbrechervorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet , daß die Schutzwand (85,72, 73) axial mit der Hülse (88, 69) in einem dem Boden (87,70)
der Hülse benachbarten Bereich (86) verbunden ist.
6. Unterbrechervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch g e k e η η
zeichnet , daß eine einzige Schutzwand (86) mit einer öffnung (100) für die Kontakte (90, 91) einen Schlitz (101)
durchquert, der in einer Wand (92) vorgesehen ist, die mit öffnungen (93, 94) für den Fluiddurchtritt versehen ist.
7. Unterbrechervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens ein Schirm (72)
mit einer öffnung (65g) mit einer benachbarten, parallelen Wand (65) zusammenwirkt, die eine Öffnung (66) besitzt, die
vor der vorhergehenden angeordnet ist, um Kontakte (67,
68) hindurchtreten zu lassen.
8. Unterbrechervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens
einer (50) der Kontakte des Unterbrechers feststehend ist und sich nicht in dem Weg der Schutzwand (51) befindet
.
9. Unterbrechervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß ein magnetisierbares,
U-förmiges Teil (39a) den Hebel (4) des beweglichen Kontakts (2) umgibt, um in diesem Hebel elektromagnetische
Kräfte zu entwickeln, die zu den elektrodynamischen Abstoßungskräften, denen er ausgesetzt ist,
hinzukommen.
10. Unterbrechervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß elektromagnetische
Einrichtungen mit einer Spule (43" bzw. 43"), die mit den Kontakten (48, 49) in Reihe geschaltet sind,
direkt (46") oder indirekt (46') eine Anfangsbewegung
der Hülse (45) bzw. der Schutzwand (44) bewirken.
11. Unterbrechervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet , daß elektromagnetische Einrichtungen (114) mit einer Spule direkt (117)
oder indirekt (116) eine Anfangsöffnungsbewegung der mit
diesen Einrichtungen in Reihe geschalteten Kontakte (112,
113) bewirken.
12. Unterbrechervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Hülse (22)
eine zylindrische Rotationsform besitzt und mit Dämpfungsund
Rückstelleinrichtungen verbunden ist.
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