DE3621690A1 - Loescheinrichtung fuer elektrische schalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Löscheinrichtung für elek­ trische Schalter, insbesondere Leistungs- und Leitungs­ schutzschalter, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Leistungsschalter sowie Leitungsschutzschalter sind dazu vorgesehen, im Störungsfall elektrische Leitungen, die mit Überströmen hoher Stromstärke belastet sind, vom speisenden Netz zu trennen. Hierzu sind üblicherweise ein festes und ein bewegliches Kontaktstück vorgesehen, die mit den jeweiligen Anschlußklemmen verbunden sind. Beim Öffnen des Schaltkontaktes, d.h. beim Abheben des beweglichen Kontaktstückes, entsteht ein Schaltlichtbo­ gen, welcher in einer hierzu vorgesehenen Löscheinrich­ tung gelöscht wird.

Der prinzipielle Aufbau solcher mit Löscheinrichtung versehenen elektrischen Schalter ist weitgehend gleich. Dem beweglichen Kontaktstück ist eine Lichtbogenleit­ schiene zugeordnet, die dazu dient, den Lichtbogen in einen Lichtbogen-Löschblechstapel zu leiten. Auf der Ge­ genseite des Löschblechstapels befindet sich eine weite­ re Lichtbogenlaufschiene, die mit dem festen Kontakt­ stück verbunden ist. Der Bereich vor dem Löschblechsta­ pel wird als Lichtbogen-Vorkammer bezeichnet. Sie be­ steht aus den beiden Leitschienen und üblicherweise aus zwei einander gegenüber angeordneten Platten zur Flan­ kierung des Lichtbogens, welche vorzugsweise aus Keramik oder einem gasabgebenden Material bestehen.

Insbesondere bei Schaltersystemen, die stark kurzschluß­ strombegrenzend wirken, ist die Löscheinrichtung von Bedeutung. Voraussetzung für eine intensive Kurzschluß­ strombegrenzung ist eine schnelle und weite Kontaktöff­ nung bei anstehendem Kurzschluß. Der dabei gezogene Lichtbogen kommutiert von den Kontakten auf die Lichtbo­ genleitschienen um sich anschließend in der Deion-Lösch­ kammer, das ist der Löschblechstapel, zu unterteilen. Dort wird eine hohe Lichtbogenspannung zur Strombegren­ zung erzeugt, so daß der Lichtbogen erlischt.

Zwischen den Außenseiten der Vorkammerplatte und der inneren Gehäusewand des Schaltgerätes ist in der Regel ein Spalt, der eine Zurückführung des Überdruckes aus dem Löschblechstapel gestattet, ohne die Entwicklung des Lichtbogens zu stören. Die rückströmende Druckwelle dient zum Ausgleich des Unterdruckes und zur Entionisie­ rung im Kontaktbereich.

Bei den bisher bekannten Systemen besteht der Nachteil, daß die Rückführung der Druckwelle bei geschlossenen Vorkammerplatten weit oberhalb der Kontaktstelle er­ folgt. Der Unterdruck wird dabei nur relativ langsam ausgeglichen und demzufolge erfolgt eine langsame Wie­ derverfestigung der Kontaktstrecke.

Eine weitere bekannte Variante ist so ausgestaltet, daß die Vorkammerplatten unmittelbar im Kontaktbereich eine Öffnung aufweisen, welche einen schnellen Abbau des Un­ terdruckes sowie eine schnelle Wiederverfestigung der Kontaktstrecke ermöglicht. Andererseits hat dies jedoch den Nachteil, daß die aus den Kontaktstücken austretende erste Plasmasäule bei der geringsten Schräglage auf eine durch den Plattenaufschnitt gebildete Kante auftrifft, was zu einer Verwirbelung des Plasmas führt und empfind­ liche zeitliche Verzögerungen der Lichtbogenentwicklung zur Folge hat.

Die Entstehung einer Schräglage des Plasmastrahles läßt sich bei bisher bekannten Kontaktsysteme bereits nach der ersten Lastschaltung nicht mehr ausschließen infolge von Kontaktrauhigkeiten und dadurch entstehender asymme­ trischer Stromzuführung.

Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, eine Lö­ scheinrichtung für elektrische Schalter der eingangs genannten Art zu schaffen, die einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist und deren Gestaltung einen schnellen Abbau des Unterdrucks sowie eine schnelle Wie­ derverfestigung der Kontaktstrecke ermöglicht und die Lichtbogenentwicklung beschleunigt.

Die Lösung der Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1.

Danach ist vorgesehen, daß die Vorkammerplatten im Kon­ taktbereich geschlossen sind und die Lichtbogensäule auch bei "Schieflage" keine störenden Kanten vorfindet. Die zum schnellen Abbau des Unterdruckes und der damit verbundenen Entionisierung der Kontaktstrecke notwendi­ gen Öffnungen in den Vorkammerplatten liegen direkt auf der Rückseite des beweglichen Kontaktstückes und sorgen für eine schnelle "Durchspülung" der Kontaktstrecke, da das bewegliche Kontaktstück sich auf die Öffnungen zube­ wegt.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der Ausge­ staltung des Gehäuses an der der Lichtbogenlaufrichtung entgegengesetzten Seite des festen Kontaktstückes, was für eine schnelle Ausweitung der entstehenden Plasmasäu­ le sorgt.

Ein im Gehäuse angeformter Steg, welcher aus der Halte­ rung des festen Kontaktstückes ausgebildet werden kann und der so nahe wie möglich an der Kontaktstelle liegt, verhindert, daß die bei Kontaktöffnung entstehende Druckwelle in die der Lichtbogenlaufrichtung entgegenge­ setzten Richtung abströmt. Dies beschleunigt die Ausbil­ dung des Plasmastrahls in der gewünschten Richtung und erhöht deutlich die Bewegung des Lichtbogens aus dem Kontaktbereich, was zu einer geringeren Belastung der Kontaktfläche führt.

Diese und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Ver­ besserungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, sollen die Erfindung, vor­ teilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfin­ dung sowie weitere Vorteile näher erläutert und be­ schrieben werden.

Es zeigen:

Fig. 1 Einen Ausschnitt aus einem Schalter mit Vor­ kammer im Längsschnitt, bei dem der Festkon­ takt an die obere Lichtbogenleitschiene an­ schließt,

Fig. 2 einen Ausschnitt eines Schalters mit Vorkammer im Längsschnitt, bei dem der Festkontakt an die untere Lichtbogenleitschiene anschließt,

Fig. 3 einen Ausschnitt eines Schalters mit Vorkammer im Längsschnitt, bei dem der Festkontakt an die obere Lichtbogenleitschiene anschließt und mit einem Steg überdeckt ist.

In Fig. 1 ist ein Ausschnitt eines Schalters im Längs­ schnitt gezeigt, der ein Gehäuse 10 mit einer Vorkammer 12 aufweist, welche von Vorkammerplatten 13 seitlich begrenzt ist. Die Vorkammer 12 nimmt eine Kontaktstelle 14 auf, welche aus einem festen Kontaktstück 16 und ei­ nem beweglichen Kontaktstück 18 gebildet ist, welches über eine Verbindungsleitung 17 mit einem Anschlußstück 19 verbunden ist.

Eine an die Gehäusewand 11 angeformte Halterung 20 dient zur Fixierung des festen Kontaktstückes 16, welches an eine obere Lichtbogenleitschiene 22 anschließt, welche gemeinsam mit einer unteren Lichtbogenleitschiene 24 einen Löschblechstapel 26 in vertikaler Richtung be­ grenzt.

Die untere Lichtbogenleitschiene 24 setzt sich fort in dem Anschlußstück 19.

Die Vorkammerplatten 13, welche die Vorkammer 12 seit­ lich begrenzen, sind so gestaltet, daß sie den Bereich an den Kontaktstellen 14 und am Löschblechstapel 26 bün­ dig abdecken. An der Rückseite des beweglichen Kontakt­ stückes 18, d.h. in Öffnungsrichtung, ist eine Öffnung 15 in den Vorkammerplatten 13 vorgesehen, welche dazu dient, den bei Öffnen der Kontaktstücke 16, 18 der Vor­ kammer 12 entstehenden Unterdruck auszugleichen und mit Hilfe des durch die Öffnungen 15 in die Vorkammer 12 eintretenden Gasstromes zur Entionisierung beizutragen. Das letztgenannte Merkmal kann verstärkt werden durch Verwendung von gasabgebenden Material für die Vorkammer­ platten 13.

Wesentlich für den Effekt der Lichtbogenlenkung ist, daß die Kontaktstelle 14 unmittelbar seitlich völlig abge­ deckt ist, damit die beim Zünden des Lichtbogens entste­ hende Plasmasäule nicht seitlich abgelenkt wird und da­ durch mit Verzögerung zum Löschblechstapel 26 gelangt.

In Fig. 2 ist ebenfalls ein Ausschnitt eines Schalters ähnlich dem in Fig. 1 gezeigten, im Längsschnitt wieder­ gegeben, bei dem jedoch die Kontaktstelle 34 zwischen dem Festkontakt 36 und dem beweglichen Kontakt 38 eine ande­ re Lage einnimmt. Das hier dargestellte Gehäuse 30 weist ebenfalls eine Vorkammer 32 auf, die von Vorkammerplat­ ten 33 seitlich begrenzt ist.

Gegenüber der in Fig. 1 gezeigten Ausgestaltung ist das feste Kontaktstück 36 hier mit der unteren Lichtbogen­ leitschiene 44 verbunden, während das bewegliche Kon­ taktstück 38 über eine Verbindungsleitung 37 mit der oberen Lichtbogenleitschiene 42 verbunden ist. Zur Fi­ xierung der oberen Lichtbogenleitschiene 42 dient eine an die Gehäusewand 31 angeformte Halterung 40.

Wie bereits aus Fig. 1 bekannt, bilden auch hier die Lichtbogenleitschienen 42, 44 die obere und untere Be­ grenzung für einen dazwischen befindlichen Löschblech­ stapel 46.

Ebenso wie aus Fig. 1 bereits bekannt, ist auch hier die Vorkammerplatte 33 mit einer Öffnung 35 versehen, welche ebenfalls auf der Rückseite des beweglichen Kontakt­ stückes 38 so angeordnet ist, daß die Kontaktstelle 34 von der Seite her völlig geschlossen ist. Der Zweck die­ ser Öffnung 35 in den Vorkammerplatten 33 ist der glei­ che wie bereits in Fig. 1 beschrieben.

Die in Fig. 3 gezeigte Anordnung entspricht nahezu deckungsgleich der aus Fig. 1 bekannten Gestaltung eines Gehäuses 10 eines Schalters mit Vorkammer 12, so daß die in Fig. 1 gewählten Bezugsziffern auch hier Anwendung finden können.

Abweichend von der aus Fig. 1 bekannten Anordnung ist die zusätzliche Einrichtung eines Steges 21, der das Festkontaktstück 16 horizontal überdeckt und in den Vor­ kammerraum 12 hineinragt. Dieser Steg 21, der an die mit der Gehäusewand 11 verbundene Halterung 20 angeformt ist, verhindert eine der Bewegungsrichtung des Lichtbo­ gens, welcher beim Öffnen der Kontaktstelle 14 zwischen den Kontaktstücken 16,18 auftritt, entgegengerichtetes Abströmen des dabei entstehenden Gasstroms.

Durch diese besondere Ausgestaltung wird in vorteilhaf­ ter Weise eine schnelle Aufweitung des Lichtbogens er­ zielt. Hierbei ist von wesentlichem Einfluß, daß der im Gehäuse 20 angeformte Steg 21 so nahe wie möglich an der Kontaktstelle 14 liegt und dadurch die bei der Öffnung der Kontaktstelle 14 entstehende Druckwelle in Lichtbo­ genlaufrichtung ausrichtet. Durch die hiermit verbundene schnellere Ausbildung des Plasmas in der gewünschten Richtung wird die Lichtbogenlaufgeschwindigkeit aus dem Kontaktbereich heraus deutlich erhöht. Damit verbunden ist eine deutlich geringere Belastung der Kontaktstelle 14.

Claims (6)

1. Löscheinrichtung für elektrische Schalter, ins­ besondere Leistungs- und Leitungsschutzschalter, in ei­ nem Gehäuse mit wenigstens einer von Vorkammerplatten seitlich begrenzten Vorkammer, in der ein dreh- oder schwenkbewegliches Kontaktstück und ein festes Kontakt­ stück eine Kontaktstelle bilden, mit Lichtbogenleit­ schienen, die jeweils von den Kontaktstücken zu einem Lichtbogen-Löschblechstapel führen, den sie zwischen sich nehmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorkammer­ platten (13, 33) im Bereich der Kontaktstelle (14, 34) ge­ schlossen sind, daß aber im Bereich der Offenstellung des beweglichen Kontaktstücks (18, 38) in den Vorkammer­ platten (13, 33) Öffnungen (15, 35) vorgesehen sind.

2. Löscheinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Öffnungen (15, 35), die zum raschen Ausgleich von Unterdruck und zur Entionisierung an der Kontaktstelle (14, 34) dienen, so angeordnet sind, daß das bewegliche Kontaktstück (18, 38) sich beim Öffnen der Kontaktstelle (14, 34) auf die Öffnungen (15, 35) zube­ wegt.

3. Löscheinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das feste Kontaktstück (16, 36) durch eine an das Gehäuse (10, 30) angeformte Halterung fixiert ist, an welche ein Steg (21) anschließt, der die beim Öffnen der Kontakte (16, 18, 36, 38) entstehende Druckwel­ le in Lichtbogenlaufrichtung ablenkt, was die Ausweitung des Lichtbogens in der gewünschten Richtung auf den Löschblechstapel (26, 46) zu begünstigt und dadurch die Belastung der Kontakte (16, 18, 36, 38) vermindert.

4. Löscheinrichtung nach einem der vorherigen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erforderliche Kontaktfläche der Kontakte (16, 18, 36, 38) gegenüber den Kontaktflächen bei herkömmmlichen Kontakten verkleinert sind.

5. Löscheinrichtung nach einem der vorherigen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (15, 35) in den Vorkammerplatten (13, 33) symmetrisch an­ geordnet sind.

6. Löscheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (15, 35) in den Vorkammerplatten (13, 33) asymmetrisch angeordnet sind.