DE4312770A1 - Phasenstromabtrennung für einen Schalter - Google Patents

Description

Ein üblicher mehrphasiger Schalter erzeugt während des Stromunterbrechungszustandes ionisierte Gase in jeder Phase des Schalters. Moderne Schalterkonstruktionen sind kompakter und erzeugen zusätzliche Leistung in kleineren Räumen als konventionelle Schalter. Aufgrund der Verkleinerung des Innenraumes und der vergrößerten Leistungserzeugung sind die erzeugten Gase intensiver und auf höheren Temperaturen. Wenn ein kompakter Strombe­ begrenzungsschalter, wie er in der US-PS 49 63 849 beschrieben ist, in einer industriellen Energieverteilungs­ schaltung verwendet wird, werden während einer Überstrom­ unterbrechung intensive Lichtbogengase erzeugt. Diese eine hohe Temperatur aufweisenden Gase müssen das Schalter­ gehäuse verlassen können, um zu verhindern, daß das Schaltergehäuse überbeansprucht wird.

Ventilierte Schalter sorgen für Öffnungen in dem Schaltergehäuse, damit die ionisierten Gase in einer gesteuerten Weise aus dem Schalter austreten können.

Die US-Patentanmeldung 07/736,673, angemeldet am 26. Juli 1991, mit der Bezeichnung "Molded Case Circuit Braker Arc Exhaust Gas Controller" gibt eine Einrichtung an zum Steuern des Austrittes von Gasen aus dem Schaltergehäuse. Die Lichtbogengase, die durch den Ventilationsschlitz von einer Leitungsanschlußkammer austreten, müssen daran gehindert werden, mit einem Leitungsanschlußverbinder innerhalb einer benachbarten Leitungsanschlußkammer in Kontakt zu kommen, um einen sogenannten "Phase-zu-Phase"- Fehler zu verhindern. Die typische Lösung, um das Auftreten eines Kurzschlusses zwischen den Leitungsendeleitern von unterschiedlichen Phasen zu verhindern, besteht darin, jeden Leiter mit Isolierband zu umwickeln. Diese Praxis ist arbeitsintensiv und teuer.

Die deutsche Patentanmeldung P 43 03 550.7 mit der Be­ zeichnung "Lichtbogengeschützter Formgehäuseschalter" beschreibt eine Einrichtung zum Vermindern der Intensität der austretenden Lichtbogengase, so daß die verbindenden Sammelleiter nicht separat abgeschirmt sein müssen. Es müssen gewisse Mittel verwendet werden, um zu verhindern, daß die ionisierten Gase mit der zugeordneten geerdeten Umhüllung in Kontakt kommen, um dadurch das Auftreten eines sogenannten "Phase-zu-Erde"-Fehlers zu verhindern. Befestigungsglieder, wie beispielsweise Schrauben, die den Schalter an der Leistungsentnahmeumhüllung befestigen, befinden sich in großer Nähe zu den Leitungsendeleitern. Der große Strom, der durch diese Leiter fließt, kann durch einen Lichtbogen überschlagen und einen Kurzschluß bewirken. Diesem Problem versucht man häufig dadurch zu begegnen, daß isolierendes Epoxid aufgebracht wird, um die Schrauben zu isolieren; dies ist aber eine kostspielige Praxis, die zusätzlichen Raum erfordert. Das Aufbringen von Epoxid, das häufig "Einbetten" oder "Vergießen" genannt wird, wird problematisch, wenn die Anordnung zerlegt werden muß und ein Monteur Zugang zu den Schrauben haben muß.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, Gase, die aus den Schalterphasen austreten, anders zu richten und Leiter von benachbarten Phasen voneinander zu isolieren, um Kurzschlüsse zu verhindern, ohne ein Umwickeln der leitenden Verbindungsstücke zu erfordern, die an dem Schalter befestigt sind.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Schalterbefestigungsschrauben zu isolieren, um das Auftreten von Kurzschlüssen zwischen den Schrauben und den Leitern innerhalb der Leistungsentnahmeeinrichtung zu verhindern.

Erfindungsgemäß sind eine Leitungsende-Phasenabtrennung und Phasenisolationskappen vorgesehen. Die Leitungsende-Phasen­ abtrennung besteht aus einer Y-förmigen Kunststoff- Trennwand, die über dem Leitungsende des Schalters so angeordnet ist, daß Lichtbogengase, die in jeder Phase des Schalters erzeugt werden, voneinander weg gerichtet werden. Die Abtrennung bzw. Trennwand trennt auch leitende Mittel am Leitungsende einer Phase von denjenigen einer benachbarten Phase, so daß das Auftreten eines Phase-zu- Phase-Fehlers verhindert ist. Die Phasenisolationskappen sind über den Befestigungsschrauben angeordnet, die zwischen den Schalterphasen in großer Nähe zu den Leitungsanschlüssen angeordnet sind, so daß verhindert ist, daß Strom auf die Befestigungsschrauben übertritt.

Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbei­ spielen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine perspektivische aufgeschnittene Ansicht von oben auf einen Schalter und eine Steckerbasis- Unteranordnung, die ein Ausführungsbeispiel der Phasen­ abtrennung und Phasenisolationskappe gemäß der Erfindung verwendet.

Fig. 2 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht von oben auf die Phasenisolationskappe gemäß der Erfindung.

Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht von oben auf einen Teil des Schalters gemäß Fig. 1, wobei die Phasen­ isolationskappe darauf angebracht ist.

Fig. 4 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht von oben auf die Phasenabtrennungs- und die Steckerbasis-Unteranordnung gemäß Fig. 1.

Ein Energieverteilungssystem besteht aus mehreren Sammelschienen, die Elektrizität durch mehrere Verbindungs­ glieder zu Schaltern liefern, die in der Leistungsentnahme­ anordnung angeordnet sind, die an den Sammelschienen befestigt ist. Eine derartige Leistungsentnahmeanordnung ist ein kastenähnliches Metallgehäuse, das eine in Fig. 1 gezeigte Unteranordnung 10 enthält, die einen mehrphasigen Schalter 12 aufweist, der die Leistung über Leiterverbinder zu zugeordneten Geräten (nicht gezeigt) liefert. Eine Steckerbasisanordnung 14 trägt Stecker 16, 18, die an dem einen Ende auf die Sammelschienen (nicht gezeigt) geklemmt werden und an dem anderen Ende an leitenden Verbindungs­ gliedern 20 und Phasenbändern 23, 24 befestigt sind, die ihrerseits mit Leitungsbändern 28-30 verbunden sind, die jeweils einer Phase des Schalters 12 entsprechen. Die Leitungsbänder 28-30 (siehe Fig. 3), die auf einem Leitungsende 34 des Schalters 12 angeordnet sind, sind einstückig mit einem Betätigungsmechanismus verbunden, der in dem Schalter enthalten ist. Der ventilierte Schalter 12 besteht aus einem Unterteil 36 aus geformten Kunststoff und einer Abdeckung 38 aus geformten Kunststoff, die ein Gehäuse 46 bilden, das langgestreckte Schlitze 50, 51 aufweist, die auf dem Leitungsendeabschnitt 34 davon und zentral zwischen den Phasen angeordnet sind. Jede Phase eines Schalters weist Ventilationsschlitze 40-42 auf, die in der Schalterabdeckung 38 angeordnet sind. Wie am besten aus Fig. 3 ersichtlich ist, nehmen Befestigungslöcher 54, 55, die direkt unterhalb der Schlitze 50, 51 angeordnet sind, Schrauben 57 auf, die den Schalter an dem Leistungsentnahmegehäuse befestigen.

Fig. 2 zeigt eine Phasenisolationskappe 60, die einen zylindrischen Hohlkörper 62 aufweist, dessen eine Seite geschlossen ist, um einen oberen Abschnitt 64 davon zu bilden. Die Kappe 60 weist ferner eine im wesentlichen rechteckige Vertiefung 66 auf, die in dem oberen Abschnitt 64 ausgebildet ist und sich über ihre Oberfläche erstreckt. Ein Positionierungsansatz 68, der auf dem zylindrischen Hohlkörper 62 direkt unterhalb dem einen Ende der Vertiefung 66 angeordnet ist, hat eine im wesentlichen rechteckige Form und steht radial nach außen vor.

Wie in Fig. 3 angedeutet ist, paßt die Kappe 60 in die Befestigungslöcher 54, 55 über den Schrauben 57, so daß der Positionierungsansatz 68 in den unteren Abschnitt der langgestreckten Schlitze 50, 51 paßt und somit die Kappe in ihrer Lage befestigt. Der Positionierungsansatz 68 stellt eine richtige Ausrichtung der Kappe innerhalb des Befestigungsloches sicher, so daß die Vertiefung 66 in paralleler Richtung zu den langgestreckten Schlitzen 50, 51 in dem Schalter 12 orientiert ist. Die Kappe isoliert die Schrauben 57, die in den Befestigungslöchern 54, 55 angeordnet sind, von den stromführenden Bändern und den Leitungsbändern, die sich in großer Nähe dazu befinden, um zu verhindern, daß Strom auf die Schrauben übertragen wird und ein externer Kurzschlußzustand herbeigeführt wird. Die Kappe 60 ist aus einem isolierenden Kunststoff geformt, um ein wiederverwendbares Mittel zum elektrischen Isolieren der Schrauben zu bilden.

Eine Phasenabtrennung bzw. -Trennwand 70, wie sie in den Fig. 1 und 4 gezeigt ist, besteht aus zwei im wesentlichen symmetrischen Wandabschnitten 72, 74, die jeweils die Form einer abgestuften Wand haben, die spiegelbildlich angeordnet sind und deren untere Stufen aneinander befestigt sind, um einen Basisabschnitt 76 für eine insgesamt Y-förmige Anordnung zu bilden. Der obere Stufenabschnitt von jedem abgestuften Wandabschnitt hat einen Flansch 78, 80, der sich nach vorne erstreckt. Die abgestufte Form der Abtrennung 70 erleichtert das Einsetzen in die Steckerbasis 14. Die Flansche 78, 80 der Abtrennung gleiten in die langgestreckten Schlitze 50, 51 des Schalters und sind in die Vertiefungen 66 der Phasenkappe 60 (siehe Fig. 3) eingepaßt. Die abgestuften Wandabschnitte 72, 74 und die Basis 76 sind sandwichartig zwischen den Verbindungsgliedern 20 angeordnet und sind auf der Steckerbasis 14 so angeordnet, daß der Basisabschnitt 76 die einzelnen Verbindungsglieder voneinander und die einzelnen Phasenbänder 23 voneinander trennt. Die Form der Wände 72, 74 wird im wesentlichen vollständig durch die Geometrie und Anordnung der Verbindungsglieder und Phasen­ bänder auf der Steckerbasis bestimmt. Ein Ausschnitt 82 (in Fig. 4 gezeigt), der auf dem unteren Rand von dem Basisab­ schnitt 76 der Abtrennung 70 angeordnet ist, paßt in die Steckerbasis 14 und stellt eine Ausrichtung innerhalb der Steckerbasis sicher und eliminiert das Erfordernis für Befestigungsmittel und eine kostenintensive Montage.

Ein langgestreckter Schlitz 86, der auf einem offenen Ende des Basisabschnittes der Abtrennung 70 angeordnet ist, erleichtert das ineinandergreifende Einsetzen eines Wandisolators 88, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, um zu verhindern, daß Elektrizität von den Leitern zu dem Metallgehäuse der Leistungsentnahmeanordnung fließt, die sehr nahe angeordnet ist. Der Wandisolator 88 ist ein flaches Stück aus Kunststoff mit einem entsprechenden Schlitz 90 auf seinem unteren Abschnitt. Der Wandisolator 88 läßt sich auf die Abtrennung schieben, so daß die Schlitze 86, 90 ineinander eingreifen.

Bei einer Stromunterbrechung in dem Schalter 12 werden Lichtbogengase in jeder der getrennten Phasen des Schalters erzeugt und durch die Ventilationsschlitze 40-42 abgegeben. Die Abtrennung 70 trennt Abgase, die aus den einzelnen Ventilationsschlitzen austreten, von einem Kontakt mit den Verbindungsgliedern 20 und den Bändern 23 der unterschiedlichen Phasen. Demzufolge wird verhindert, daß Lichtbogengase von der einen Phase mit den Verbin­ dungsgliedern von einer anderen Phase in Kontakt kommen, und dadurch wird ein Kurzschluß verhindert. Die Gase, die aus dem Ventilationsschlitz 41 der mittleren Phase austreten, bleiben in der mittleren Kammer, die durch die Abtrennungswände gebildet wird, wodurch sie gekühlt und deionisiert werden. Die Abtrennung eliminiert auch das Erfordernis, die Verbindungsglieder mit Isoliermaterial zu überdecken. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung wird aus plattenförmigem Phenolharz gefertigt, wie es beispielsweise unter dem Handelsnamen Lexan erhältlich ist, obwohl auch andere isolierende Kunststoff­ materialien verwendet werden können.

Claims (12)

1. Phasenstromabtrennung für Formgehäuseschalter, gekennzeichnet durch:
eine elektrisch isolierte Basis (76), ein Paar elektrisch isolierter Wände (72, 74), die mit der Basis (76) verbunden sind und sich koplanar mit dieser erstrecken, und
ein Paar versetzter Flansche (78, 80), die von den Wände (72, 74) ausgehen und für eine Befestigung an dem einen Ende von einem Formgehäusehalter ausgebildet sind.

2. Phasenstromabtrennung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis (76), die Wände (72, 74) und die Flansche (78, 80) einstückig in einer einzigen Einheit ausgebildet sind.

3. Phasenstromabtrennung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch isolierende Basis (76) Kunststoff aufweist.

4. Phasenstromabtrennung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche (78, 80) Ränder aufweisen, die in entsprechende Schlitze (50, 51) passen, die in äußeren Verlängerungen eines Gehäuses eines Formgehäuse­ schalters ausgebildet sind, wobei die Ränder für eine Preß­ passungsbefestigung in den zugeordneten Schlitzen angeordnet sind.

5. Phasenstromabtrennung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Isolierkappen (60) vorgesehen sind, die auf dem einen Ende einen Querschlitz (66) aufweisen und die in kreisförmigen Vertiefungen (54, 55) aufnehmbar sind, die an dem einen Ende des Gehäuses des Formgehäuseschalters ausgebildet sind.

6. Phasenstromabtrennung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß von einem gegenüberliegenden Ende der Kappen (60) ein Ansatzstück (68) ausgeht, das in einem unteren Abschnitt von den entsprechenden Schlitzen (50, 51) aufnehmbar ist.

7. Phasenstromabtrennung nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Flansche (78, 80) einen gewinkelten unteren Teil aufweisen, von dem der eine Rand in dem Quer­ schlitz (66) aufgenommen ist und dadurch die Flansche (78, 80) gegen das eine Ende von einem Schaltergehäuse gehalten sind.

8. Formgehäuseschalter mit einem erhöhten Strom­ unterbrechungsvermögen, gekennzeichnet durch:
ein Unterteil (36) und eine Abdeckung (38) aus Kunststoff, die aneinander befestigt sind zur Bildung eines Schaltergehäuses (46), wobei die Abdeckung Ausgangsöffnungen (40-42) aufweist, die an dem einen Ende des Gehäuses angeordnet sind,
zwei gerade Verlängerungen, die auf dem einen Ende ausgebildet sind und einen geraden Schlitz (50, 51) aufweisen, der in einem äußeren Rand der Verlängerungen ausgebildet ist,
einen einteiligen Gasverteiler (70), der an dem einen Ende befestigt ist und der zwei Flansche (78, 80) aufweist, die von zwei parallelen Wänden (72, 74) ausgehen, wobei ein vorderer Rand der Flansche in dem geraden Schlitz (50, 51) gehaltert ist für eine Positionierung der Wände zwischen den Auslaßöffnungen (40-42) und deren Außenraum,
wodurch die Abgase, die aus einer der Auslaßöffnungen (40-42) austreten, daran gehindert sind, sich mit Abgasen zu vermischen, die aus einer benachbarten Auslaßöffnung austreten.

9. Formgehäuseschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwei kreisförmige Aussparungen (54, 55) in dem Gehäuse unter den geraden Verlängerungen ausgebildet sind, wobei in den Aussparungen Mittel (57) aufnehmbar sind, die das Gehäuse an einer Halterung befestigen.

10. Formgehäuseschalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens einer der Aussparungen eine Halterungskappe (60) angeordnet ist, in deren Deckfläche ein Querschlitz (66) ausgebildet ist.

11. Formgehäuseschalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein unterer Rand der Flansche (78, 80) in dem Querschlitz (66) aufgenommen ist für eine Abstützung des Verteilers (70) an dem Schaltergehäuse.

12. Formgehäuseschalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß von einer unteren Oberfläche der Kappe (60) ein Ansatzstück (68) ausgeht, das in einem unteren Teil des geraden Schlitzes (50, 51) gehaltert ist für eine Halterung der Kappe (60) auf dem Schaltergehäuse.